Газификатор твердого топлива непрерывного действия

Настоящее изобретение относится к энергетике, может применяться для получения горючего газа за счет газификации твердого топлива. Техническим результатом является повышение эффективности газификации применяемого топлива с получением горючего газа высокой чистоты и теплотворной способностью, превышающей теплотворную способность синтез-газа, а также упрощение конструкции газификатора по сравнению с существующими аналогами в виду отсутствия вращающихся частей предлагаемого изобретения. Данный технический результат достигается за счет того, что газификатор твердого топлива непрерывного действия включает в себя вертикальную цилиндрическую герметичную печь с теплоизоляцией, внутри которой последовательно, сверху вниз, расположены зоны сушки топлива, сухой перегонки, пиролиза и зона горения топлива в кипящем слое, в верхней части печи расположены затвор отбора газа, представляющий собой регулирующий дроссельный затвор, и устройство подачи топлива, выполненное в виде шнекового конвейера подачи топлива, в нижней части расположены зольник, устройство золоудаления, выполненное в виде шнекового конвейера золы, топливник с решеткой подачи воздуха, электронагреватель с вольфрамовой спиралью и легковесным шамотом, патрубок подачи воздуха на топливник, теплообменник, отличающийся тем, что топливо смешивается с дозированным количеством воздуха с образованием кипящего слоя, топливник с решеткой подачи воздуха имеет множество отверстий, задающих высоту кипящего слоя, количество подаваемого воздуха задается регулировкой дроссельной заслонки, а продукты пиролиза переходят на электронагревателе в метан и водяной пар, которые проходят по всем трубам теплообменника, охлаждаются до 150÷180°С, нагревая при этом теплоноситель. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Настоящее изобретение относится к энергетике, может применяться для получения горючего газа за счет газификации твердого топлива.

Известен газификатор твердого топлива [патент РФ RU 2232347, автор: Мещанкин А.И., МПК F23G 5/027, заявка 2002104964/03 от 27.02.2002, опубл.: 10.07.2004 в бюл. №19] с вращающимися секциями теплоаккумулирующих элементов. Недостатком данного технического решения является наличие технологических зазоров между вращающимися секциями, что нарушает герметичность конструкции, а также хрупкость используемых керамических тепло-аккумулирующих элементов.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является газификатор твердых бытовых отходов и твердого топлива [патент РФ RU 2545199, авторы: Мещанкин А.И., Мочалов И.В., Мещанкина С.Н., МПК F23G 5/027, заявка 2014102713/03 от 29.01.2014, опубл.: 27.03.2015 в бюл. №9] с подачей газифицирующего агента через кольцевые зазоры между вращающимися секциями. Недостатком данного технического решения является необходимость вращения секции газификатора для улучшения теплообмена и газопроницаемости между частичками топлива, что усложняет конструкцию.

Техническим результатом, на получение которого направлено предлагаемое решение, является повышение эффективности газификации применяемого топлива с получением горючего газа высокой чистоты и теплотворной способностью, превышающей теплотворную способность синтез-газа, а также упрощение конструкции газификатора по сравнению с существующими аналогами ввиду отсутствия вращающихся частей предлагаемого изобретения. Данный технический результат достигается за счет того, что газификатор твердого топлива непрерывного действия включает в себя вертикальную цилиндрическую герметичную печь с теплоизоляцией 9, внутри которой последовательно, сверху вниз, расположены зоны сушки топлива I, сухой перегонки II, пиролиза III и зона горения топлива в кипящем слое IV, в верхней части печи расположены затвор отбора газа, представляющий собой регулирующий дроссельный затвор 11, и устройство подачи топлива, выполненное в виде шнекового конвейера подачи топлива 10, в нижней части расположены зольник 2, устройство золоудаления, выполненное в виде шнекового конвейера золы 1, топливник с решеткой подачи воздуха 6, электронагреватель с вольфрамовой спиралью 5 и легковесным шамотом 4, патрубок подачи воздуха 3 на топливник, теплообменник 7, отличающийся тем, что топливо смешивается с дозированным количеством воздуха с образованием кипящего слоя, топливник с решеткой подачи воздуха 6 имеет множество отверстий, задающих высоту кипящего слоя, количество подаваемого воздуха задается регулировкой дроссельной заслонки 17, а продукты пиролиза переходят на электронагревателе в метан и водяной пар, которые проходят по всем трубам теплообменника 7, охлаждаются до 150÷180°С, нагревая при этом теплоноситель.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены: газификатор в разрезе (показан на фиг. 1), газификатор (вид сбоку - показан на фиг. 2).

Газификатор работает следующим образом: через растопочную дверцу 15 на решетку топливника 6 укладывают растопочный материал, открывают растопочную поворотную заслонку 12 и регулирующий дроссельный затвор 11, разжигают топливный материал и включают вентилятор подачи воздуха на решетку топливника 16, при этом частично открыв дроссельную заслонку 17. Когда топливный материал разгорится, закрывают растопочную дверцу 15 и включают шнековый конвейер подачи топлива 10, закрывают растопочную поворотную заслонку 12 и полностью открывают дроссельную заслонку 17. По датчику температуры пиролиза 14 контролируют температуру в зоне пиролиза, по достижению 700÷900°С включают электронагреватель с вольфрамовой спиралью 5. По датчику 13 контролируют температуру электронагревателя, при достижении 1400÷1500°С компрессор переводится на работу с ресивером. При этом за счет высокой температуры и отсутствия кислорода в зоне V такие продукты пиролиза, как угарный и углекислый газы, смолы, уксусная кислота, переходят в метан и водяной пар, которые проходят через теплообменник 7 и далее через регулирующий дроссельный затвор 11 к воздухоподогревателю, холодильнику и компрессору (на рисунке не показаны).

При заполнении газификатора топливом на 90% отключают шнековый конвейер подачи топлива 10, при заполнении на 70÷75% включают конвейер вновь, периодически добавляя топливо. Температуры в зоне пиролиза III, в зоне горения IV и в зоне V перехода угарного и углекислого газов в метан и водяной пар должны регулироваться средствами автоматики. Для тушения газификатора необходимо перекрыть регулирующий дроссельный затвор 11 и дроссельную заслонку 17, отключить вентилятор 16, электронагреватель 5, шнековый конвейер подачи топлива 10. При первом запуске необходимо заполнить золой зольник 2 до уровня забора уровня золы для дальнейшего ее удаления с помощью шнекового конвейера золы 1.

1. Газификатор твердого топлива непрерывного действия включает в себя вертикальную цилиндрическую герметичную печь с теплоизоляцией, внутри которой последовательно, сверху вниз, расположены зоны сушки топлива, сухой перегонки, пиролиза и зона горения топлива в кипящем слое, в верхней части печи расположены затвор отбора газа, представляющий собой регулируемый дроссельный затвор, и устройство подачи топлива, выполненное в виде шнекового конвейера подачи топлива, в нижней части расположены зольник, устройство золоудаления, выполненное в виде шнекового конвейера золы, топливник с решеткой подачи воздуха, электронагреватель с вольфрамовой спиралью и легковесным шамотом, патрубок подачи воздуха на топливник, теплообменник, отличающийся тем, что топливо смешивается с дозированным количеством воздуха с образованием кипящего слоя, топливник с решеткой подачи воздуха имеет множество отверстий, задающих высоту кипящего слоя, количество подаваемого воздуха задается регулировкой дроссельной заслонки, а продукты пиролиза переходят на электронагревателе в метан и водяной пар, которые проходят по всем трубам теплообменника, охлаждаются до 150÷180°С, нагревая при этом теплоноситель.

2. Газификатор по п. 1, отличающийся тем, что на электронагревателе синтез-газ превращается в горючий газ, чистый от смол, уксусной кислоты и фурфурола, имеющий в своем составе метан, этан, водород, азот и пары воды, при этом теплотворная способность по сравнению с синтез-газом выше в 1,75÷2,0 раза.