BG111206A - Device for thermochemical transformation of biomass into energy gases - Google Patents
Device for thermochemical transformation of biomass into energy gases Download PDFInfo
- Publication number
- BG111206A BG111206A BG10111206A BG11120612A BG111206A BG 111206 A BG111206 A BG 111206A BG 10111206 A BG10111206 A BG 10111206A BG 11120612 A BG11120612 A BG 11120612A BG 111206 A BG111206 A BG 111206A
- Authority
- BG
- Bulgaria
- Prior art keywords
- zone
- oxidation
- chamber
- housing body
- pyrolysis
- Prior art date
Links
Abstract
Description
УСТРОЙСТВО ЗА ТЕРМОХИМИЧНО ПРЕОБРАЗУВАНЕTHERMOCHEMICAL CONVERSION DEVICE
НА БИОМАСА В ЕНЕРГИЙНИ ГАЗОВЕOF BIOMASS IN ENERGY GASES
ОБЛАСТ НА ТЕХНИКАТАTECHNICAL FIELD
Изобретението се отнася до устройство за термохимично преобразуване на разнородна биомаса в енергийни газове с ниско съдържание на катран, които след допълнително охлаждане и очистване могат да се използват като енергия за задвижване на двигателни групи, съоръжения, газови турбини.The invention relates to a device for thermochemical conversion of heterogeneous biomass into low-carbon energy gases, which, after further cooling and purification, can be used as energy for propulsion of engine groups, installations, gas turbines.
ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТА.BACKGROUND OF THE INVENTION
Известни са различни методи и устройства за производство на газ от биомаса чрез термохимично преобразуване на биомаса в газ, където като входяща суровина се използва прясна, суха, богата на газ биомаса - дървен чипс, получена от масивен дървен материал, който се подлага на предварителна подготовка, включваща надробяване на изходната суровина до дървен чипс с едрина 30 -70 мм, сепариране по отношение на неорганични примеси, сушене, след което биомасата се подава на термохимично преобразуване, до получаване на газове.Various methods and devices are known for the production of biomass gas by thermochemical conversion of biomass to gas, where fresh, dry, gas-rich biomass is used as input material - wood chips obtained from solid wood that is subjected to preliminary preparation , including shredding the feedstock to a 30-70 mm wood chip, separating it from inorganic impurities, drying, after which the biomass is fed to thermochemical conversion to produce gases.
Като основен принцип на работа на всички известни газификатори се прилага принципа на постоянния поток, в който той има ролята на неподвижен катализатор, в който се подава суха биомаса и горивен въздух за окисляване. При този процес дървената маса - чипс се разпада термично на различни съставни елементи, при което в неподвижния катализатор се образуват зони с различна температура.The principle of operation of all known gasifiers is the principle of constant flow, in which it acts as a stationary catalyst in which dry biomass and combustion air are supplied for oxidation. In this process, the wooden mass - chips is thermally decomposed into different constituent elements, whereby zones with different temperatures are formed in the fixed catalyst.
Известни са метод и устройство за газифициране на твърдо гориво до получаване на газ - DE 102 58 640 А, при които горивен въздух се впръсква директно в средата на реактор с неподвижен катализатор и потокът се разделя на две, като засмуканият отгоре поток се окислява допълнително в специална камера за окисляване, след което се смесва с втория поток. Така получената смес се обработва в реактор с кипящ слой. Известният метод е сложен от технологична гледна точка, като осъществяването му изисква реактор с неподвижен катализатор, отделна камера за оксидиране, както и реактор с кипящ слой.A method and apparatus for gasification of solid fuels to produce gas are known - DE 102 58 640 A, in which combustion air is injected directly into the middle of a stationary catalyst reactor and the flow is split in two, with the upstream suction oxidized further into special oxidation chamber, then mixed with the second stream. The mixture thus obtained is treated in a fluid bed reactor. The known method is technologically sophisticated and requires a fixed catalyst reactor, a separate oxidation chamber, and a fluidized bed reactor.
Описаният метод се осъществява с помощта на устройство за газификация на твърдо гориво, чиято конструкция е проектирана така, че потокът от биомаса се разделя на горен и долен поток, като посредством дросели се регулира съотношението на обемните потоци. Горният поток се подава в камера за окисляване, където при 1100° С - 1300° С се подава горивен въздух с цел да се осъществи разпадането на нежеланите дълги въглеводородни вериги. Вторият, необработен поток се смесва с първия от окислителна • · камера, По такъв начин първият газов поток, обработен и обогатен с водна пара се смесва с втория газов поток и заедно се подават в камерата за редукция.The described method is carried out by means of a solid fuel gasification device, the structure of which is designed so that the flow of biomass is divided into upper and lower flow, by regulating the volume flow ratio by the throttles. The upper stream is fed into an oxidation chamber where combustion air is supplied at 1100 ° C to 1300 ° C in order to effect the decomposition of the unwanted long hydrocarbon chains. The second raw stream is mixed with the first of the oxidation chamber. Thus, the first gas stream treated and enriched with water is mixed with the second gas stream and fed together into the reduction chamber.
Характерен признак на устройството са вътрешно разположените вертикално ориенти рани канали, оформени в неподвижния катализатор, където се предизвиква вътрешна циркулация на газовете чрез засмукване на образуваните при газификацията серни и пиролизни газове, които смесени с горивния въздух се подават под налягане в зоната за окисление. В долната част на устройството, под дюзата е разположена ванна скара, където се образува жар, която играе ролята на зона за редукция с цел получаването на дървесен газ с почти нулево съдържание на катран.A characteristic feature of the device is the internally arranged vertically oriented channels formed in the fixed catalyst, where the internal circulation of the gases is induced by suction of the sulfur and pyrolysis gases formed during gasification, which are mixed with the combustion air under pressure in the oxidation zone. At the bottom of the device, under the nozzle is a bath grill, where a heat is formed, which acts as a reduction zone for the purpose of producing wood gas with almost zero tar content.
Описаният метод, базиран на вътрешна циркулация и интензивно впръскване на пър вичните газове в зоната за окисляване, като се използва енергията на потока за поема не, смесване и впръскване, както и постоянно образуващата се жар във ваната, която играе ролята на зона за редукция, изпълнява изискванията за идеалните съотношения на катализираращия и термичен процес на газообразуването, с което се получава дървесен газ с почти нулево съдържание на катран.The described method is based on internal circulation and intensive injection of the primary gases into the oxidation zone, using the flow energy for uptake, mixing and injection, as well as the constantly generated heat in the bath, which acts as a reduction zone, fulfills the requirements for the ideal ratios of the catalytic and thermal gas production process, which produces wood gas with almost zero tar content.
Подходящо е да се отбележи, че тези зоните не са разделени категорично една от друга, а има плавен преход между тях, например: зона на сушене с температура до 200° С , пиролизна зона, в която температурата е в диапазона 200° С - 700° С , зона на окисление/горене - температура до 1300° С и зона на редукцията -от 500°С - 600° С.It is appropriate to note that these zones are not strictly separated from each other, but there is a smooth transition between them, for example: a drying zone with a temperature up to 200 ° C, a pyrolysis zone in which the temperature is in the range 200 ° C - 700 ° C, oxidation / combustion zone - temperature up to 1300 ° C and reduction zone - from 500 ° C - 600 ° C.
За целите на ефективно провеждане на ендотермичните процеси е необходимо наличие на енергия за зоните сушене, пиролиза и редукция, като за целта се използва гориво биомаса в зоната на окисляване, при което се получават горими съставни части на газа CO, Н2 и негорими междинни продукти( СО2, Н2О ). При горенето на дървеният чипс, придружено от окислителни процеси се отделя енергия под формата на топлина, която разпада на съставни части, обезгазява и частично изсушава намиращия се отгоре дървен чипс. В зоната на окисляване се образуват дървени въглени, които формират редукционната зона, където част от продуктите на горене( СО2, Н2О ) се редуцират до горима газова смес ( CO, Н2, СН4 ). Получената горима смес от газове в зоната за ре дукция се отделя/засмуква вертикално, за да бъде дообработена, при което се отдулят съдържащите се прахови частици.Energy for the drying, pyrolysis and reduction zones is required for efficient endothermic processes, using biomass in the oxidation zone to produce combustible constituents of CO, H2 gas and non-combustible intermediates ( CO2, H2O). During the burning of the wood chips, accompanied by oxidation processes, energy is released in the form of heat, which breaks down into components, degasses and partially dries the wood chips located above. Charcoal is formed in the oxidation zone, forming a reduction zone where some of the combustion products (CO2, H2O) are reduced to a combustible gas mixture (CO, H2, CH4). The resulting combustible mixture of gases in the reduction zone is separated / sucked vertically to be treated, thereby removing the particulate matter contained.
Недостатъците на известните методи за газифициране е невъзможността за контролиране на отделните процеси в хода на газификацията, като поради непълното газифи циране се образува катран и въглеводородни съединения, Това включва и проблемите по събиране на изкачилите се в горната част на камерното пространство пиролизни газове, както и незадоволителната обработка на газовете.The disadvantages of the known gasification methods are the inability to control the individual processes in the course of gasification, due to incomplete gasification to form tar and hydrocarbon compounds. This includes the problems of collecting pyrolysis gases ascended in the upper chamber, as well as unsatisfactory gas treatment.
• * · • · · • ·• • · · ·
Друг съществен недостатък на известните методи и устройства е обстоятелството, че се използва нацепен дървен материал - чипс с различна големина и влажност, което е причина в пиролизните газове да има значителен дял на неизгорели въглеводородни съеди нения. Друг недостатък на известните устойства е свързан с товау зоната за редукция е несъразмерна със зоната за окисление, което се отразява връху правилното и пълноценно провеждане на редукция на газовете, резултиращо в необходимостта от използване на допълнителни съоръжения за дообработване на получените газове. Известни са други, многостъпкови технологични схеми за газификация, при които целта е да се създадат условия за разделяне на газовите потоци, както и възможности за тяхното контролиране, така че да се получи сравнително чист краен продукт. Регулирането на газовите потоци изисква сложни технологични мерки, както и необходимост от допъл нителна енергия за постигане на високи температури от 1300° С, при които се осъще ствява термичното разпадане на биомасата.Another major disadvantage of the known methods and devices is the fact that used wood chips - chips of different sizes and humidity, which cause a significant proportion of unburned hydrocarbon compounds in the pyrolysis gas. Another disadvantage of the known advantages is that the reduction zone is disproportionate to the oxidation zone, which is reflected in the correct and complete reduction of the gases, resulting in the need to use additional facilities for processing the resulting gases. Other, multi-stage gasification technological schemes are known in which the purpose is to create conditions for the separation of gas flows, as well as opportunities for controlling them, so as to obtain a relatively pure final product. The regulation of gas flows requires complex technological measures, as well as the need for additional energy to achieve high temperatures of 1300 ° C, at which thermal decomposition of biomass takes place.
Изграденият като кипящ слой редукционен реактор спомага за образуването на горимите Н2 и CO при навлизането на богатия на кокс газов поток в реактора.The fluidized bed reducing reactor assists in the formation of combustible H2 and CO as the coke-rich gas stream enters the reactor.
Описаната многостъпкова технология за разделяне на потока от газове с цел разрушаване на въглеводородните вериги и последваща редукция се отличава със значителна сложност на технологията и оборудването, като може да се използва за предпочитане при газификатори с кипящ слой.The described multi-stage gas flow separation technology for the destruction of hydrocarbon chains and subsequent reduction is distinguished by the considerable complexity of the technology and equipment, and may be used preferably in fluidized bed gasifiers.
Известен е метод за намаляване на количеството на съдържащ се в газовете катран, описан в патентна публикация ЕР 0 693 545 А1 , при който в долната част на реактора, по-специално в конусовидната му част е оформен пръстеновиден канал, в който газът се изгаря втори път, след което се извежда през дюзи при температура 1000° С и по този начин се създават условия да изгори катрана. Устройството съдържа допълнителен елемент, предназначен за пренасочване и отклоняване на газа, с помощта на който той може да бъде непосредствено изведен или смесен.There is a method of reducing the amount of tar contained in the gases described in patent publication EP 0 693 545 A1, wherein a ring duct is formed in the lower part of the reactor, in particular in its conical part, in which gas is burned second path, after which it is drawn through nozzles at a temperature of 1000 ° C and thus creates the conditions to burn the tar. The device contains an additional element designed to redirect and divert the gas by which it can be directly extracted or mixed.
Описаните известни методи и устройства показват някои възможни решения на проблема за намаляване на катрана в газовете, но те не могат да бъдат сравнени с настоящата технология за неподвижен катализатор с вътрешна циркулация. Тази технология решава проблема чрез засмукване на образуващите се пиролизни газове, богати на катран, в горната част на пространството. Това се прави чрез вътрешно разположените вертикални канали по стените на реактора, с помощта на ефекта на дифузор -инжектор. След това отделените пиролизни газове се смесват с горивен въздух и се подават в зоната за оксидиране през 8 разположени дюзи. Газовете се завихрят и катранът изгаря напълно. Споменатите дюзи чрез всмукване, смесване и впръскване на газовете, • β · · създават постоянна вътрешна циркулация, което води до равномерно температурно разпределение в реактора, както и спомага за пълното протичане на термохимичните реакции, както и осигуряват достатъчно време на газовете за да се осъществи процеса на редукция.The known methods and devices described show some possible solutions to the problem of reducing tar in gases, but they cannot be compared with the present fixed-loop fixed catalyst technology. This technology solves the problem by suctioning the formation of tar-rich pyrolysis gases in the upper space. This is done by means of internally arranged vertical grooves on the walls of the reactor, using the effect of an injector diffuser. The separated pyrolysis gases are then mixed with the combustion air and fed into the oxidation zone through 8 nozzles located. The gases swirl and the tar burns completely. Said nozzles, by suction, mixing and injection of gases, • β · · create a constant internal circulation, which leads to a uniform temperature distribution in the reactor, as well as contributes to the complete flow of thermochemical reactions, as well as providing sufficient time for the gases to take place the reduction process.
ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО.SUMMARY OF THE INVENTION
Като се има в предвид изложеното известно ниво на техниката в разглежданата област, задача на изобретението е да се предложи устройство за производство на енергийни газове чрез термохимично преобразуване на биомаса, което да позволява използване на разнородна биомаса, с различен по характер растителен произход горски и/или селскостопански, което да се отличава с висока степен на използване на енергийната ефективност на биомасата при ниски енергийни разходи и екологичност на технологичният процес, при което се получават газове с повишена енергийна калоричност.In view of the prior art in the art, it is an object of the invention to provide a device for the production of energy gases by thermochemical conversion of biomass that allows the use of heterogeneous biomass of a different forest and / or plant origin. or agricultural, characterized by high utilization of energy efficiency of biomass at low energy costs and environmental friendliness of the technological process, producing gases with increased but energy calorie.
Задачата се решава с устройство за производство на енергийни газове от биомаса, което включва корпусно тяло цилиндрично - конусовидна форма и оформени във вътрешността му активни зони, включително пиролизна, окислителна и редукционна зони.The problem is solved with a device for the production of biomass energy gases, which includes a cylindrical-cone-shaped body, and cores formed inside, including pyrolysis, oxidation and reduction zones.
Съгласно изобретението в цилиндричната част на корпусното тяло е монтиран разделителен щит, при което в него са оформени пиролизна зона, първа окислителна зона, редукционна зона и втора окислителна зона, а външно на корпусното тяло е оформен кожух, който обхваща изцяло корпусното тяло и е разделен на долна и горна части посредством преграда, разположена в областта на скарен елемент, разположен в долната част на кожуха. По периферията на корпусното тяло, в двете окислителни зони са монтирани дюзи за подаване на окислител. Централно в корпусното тяло е монтиран тръбопровод, със закрепена в долния му край камера, долната част на която е изпълнена с перфорирана повърхност. Във вътрешността на камерата е монтирано вибрационно тяло, по височината на което са разположени наклонени екраниращи елементи, а по вътрешната стена на камерата за монтирани отражателни елементи, ориентирани срещуположно на екраниращите елементи.According to the invention, a separating shield is mounted in the cylindrical part of the housing body, in which a pyrolysis zone, a first oxidation zone, a reduction zone and a second oxidation zone are formed therein, and a housing covering the entire body body and separating the housing body is formed externally to the housing body. of the lower and upper portions by means of a barrier located in the region of the grill element located at the lower part of the housing. At the periphery of the housing body, nozzles are provided in both oxidation zones for supplying an oxidizer. A pipeline is mounted centrally in the housing body, with a chamber attached at its lower end, the lower part of which is filled with a perforated surface. A vibrating body is mounted inside the camera, at which height inclined shielding elements are mounted, and on the inner wall of the camera are mounted reflective elements oriented opposite to the shielding elements.
Съгласно едно предпочитано изпълнение на устройството разделителният щит е изпълнен така, че съотношението на диаметъра към височината е от 2,5 до 5.According to a preferred embodiment of the device, the separation shield is configured so that the diameter to height ratio is from 2.5 to 5.
Съгласно едно предпочитано изпълнение на изобретението пиролизната зона е определена във вътрешното пространство, оградено от разделителният щит.According to a preferred embodiment of the invention, the pyrolysis zone is defined in the inner space enclosed by the separation shield.
Съгласно едно предпочитано изпълнение на изобретението първата окислителна зона, е определена в пространството между разделителният щит и корпусното тяло • *According to a preferred embodiment of the invention, the first oxidation zone is defined in the space between the separation shield and the housing body.
Съгласно едно предпочитано изпълнение на изобретението редукционна зона, разположена в конусовидната част на корпусното тяло.According to a preferred embodiment of the invention, a reduction zone located in the conical portion of the hull body.
Съгласно едно предпочитано изпълнение на изобретението втора окислителна зона, определена в пространството, разположено непосредствено над скарният елемент.According to a preferred embodiment of the invention, a second oxidation zone is defined in the space immediately above the grill element.
За препоръчване е в първа окислителна зона да бъде разположена най-малко една дюза, ориентирана тангенциално спрямо корпусното тяло,It is recommended that at least one nozzle oriented tangentially to the hull body be located in the first oxidation zone,
Подходящо е дюзите, монтирани във втората окислителна зона да са ориентирани перпендикулярно спрямо образувателната на конусната част на корпусното тяло.Suitably, the nozzles mounted in the second oxidation zone are oriented perpendicularly to the conical portion of the hull body.
Съгласно едно вариантно изпълнение на изобретението, в редукционната зона е монтирана дюза за подаване на водна пара /втори оксилител/.According to one embodiment of the invention, a nozzle for supplying water vapor (a second oxidizer) is mounted in the reduction zone.
Камерата, закрепена в долната част на тръбопровода е разположена така, че 2/3 от общата и височина е поместена в пиролизната зона, а долната, перфорирана част е с форма, идентична на долната, конусна част на корпусната част и 1/3 част е разположена в редукционната зона, при което долната част на камерата е изпълнена перфорирана Вибрационното тяло е свързано с задвижващ лост, чиито горен край е свързан с източник на вибрационни импулси.The chamber attached to the lower part of the pipeline is positioned such that 2/3 of the total height is placed in the pyrolysis zone, and the lower, perforated part has a shape identical to the lower, conical part of the housing part and 1/3 part is located in the reduction zone, wherein the lower part of the chamber is perforated. The vibrating body is connected to a drive lever whose upper end is connected to a source of vibration impulses.
Устройството за производство на газ от разнородна биомаса съгласно изобретението осигурява ефективно провеждане на процесите по преобразуване на биомаса в газове, като в основата си тези възможности се дължат на обстоятелството, че в газификатора се подава предварително подготвена, уплътнена биомаса, с точно определени параметри на влагосъдържание, обемна плътност, гранулометрия, като по този начин се гарантира провеждането на лесно управляем и устойчив процес на газификация, при което са създадени условия за използване на устройство за газификация, което се отличава със значително намалени габаритни размери. Конструктивно устройството е изпълнено така, че трите термо-химични процеса /пиролиза, окисление и редукция /се извършват последователно, в строго индивидуализирани в конструктивно отношение зони. Термохимичното преобразуване на биомасата се характеризира с безокислително третиране на биомасата в пиролизната зона и отделяне на летливата фракция в паро газова смес и твърда част, обогатена с въглерод / въглен /, след което в първа окислителна зона се извършва окисляване на паро - газовата смес, като топлинната енергия от тази зона се използва основно за протичане на пиролизния процес. Последното е възможно благодарение на подходящото оразмеряване на разделителният щит, в резултат на което се осигурява максимална площ за предаване на топлинната енергия към материала, намиращ се във вътрешността на разделителният щит и подлежащ на пиролиза. По този начин се създават условия за по6 * · · • · · ускорено извършване на пиролизният процес, последвано от трансформиране в редукционната зона на въглерода в горими газове, а във втора окислителна зона се осигурява пълна трансформация на биомасата в енергийни газове. В устройството са създадени допълнителни условия за интензифициране на процесите /пиролиза, окисле ние и редукция благодарение на тангенциално ориентираните дюзи, създаващи вихрови потоци. Едновременно с това работата на устройството е организирана така, че част от процесите /пиролиза и редукция/ протичат при автогенно поддържане, като необходимата енергия се получава от горещите газове, отделяни от двете окислителни зони. В сравнение с известните технически решения полученият на изхода на устройството енергиен газ е със значително по - малко съдържание на катранени частици, което гарантира значително по - опростена система за последващото му очистване.The biomass gas production device according to the invention provides for the efficient carrying out of biomass to gas conversion processes, based essentially on the fact that pre-prepared, compacted biomass with precisely defined moisture content parameters is fed into the gasifier. , bulk density, granulometry, thus ensuring that an easily manageable and sustainable gasification process is carried out, thereby creating conditions for the use of a device a gas supply, which has significantly reduced overall dimensions. The device is structured in such a way that the three thermo-chemical processes (pyrolysis, oxidation and reduction) are carried out sequentially, in strictly individually structured areas. The thermochemical conversion of the biomass is characterized by the non-oxidizing treatment of the biomass in the pyrolysis zone and the separation of the volatile fraction into the vapor gas mixture and the carbon-enriched solid part, followed by oxidation of the vapor-gas mixture in the first oxidation zone. the heat from this zone is mainly used for the pyrolysis process. The latter is possible due to the proper dimensioning of the separation shield, resulting in a maximum area for heat transfer to the material inside the separation shield and subject to pyrolysis. In this way, conditions for a more accelerated execution of the pyrolysis process are created, followed by transformation in the carbon reduction zone into combustible gases, and in the second oxidation zone, complete transformation of the biomass into energy gases is ensured. Additional conditions are created in the device for process intensification / pyrolysis, oxidation and reduction due to the tangentially oriented vortex-generating nozzles. At the same time, the operation of the device is organized in such a way that part of the processes / pyrolysis and reduction / occur in autogenous maintenance, with the necessary energy being obtained from the hot gases emitted from the two oxidation zones. Compared to the known technical solutions, the energy produced at the outlet of the device has a significantly lower tar content, which guarantees a much simpler system for its subsequent purification.
ОПИСАНИЕ НА ЧЕРТЕЖИТЕ.DESCRIPTION OF THE DRAWINGS.
Устройството за термохимично преобразуване на биомаса в енергия, съгласно изобретението е представено с помощта на придружаващ описанието чертеж /фиг.1/, представляващ напречен разрез на устройство на термохимично преобразуване на биомаса в енергия.The device for thermochemical conversion of biomass into energy according to the invention is represented by the accompanying drawing (FIG. 1/), which is a cross-section of a device for thermochemical conversion of biomass into energy.
ПРИМЕРНО ИЗПЪЛНЕНИЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТОEXAMPLE IMPLEMENTATION OF THE INVENTION
По-нататък в описанието ще бъде представено едно примерно описание на устройството за термохимично преобразуване на биомаса в енергия съгласно изобретението, което не ограничава прилагането и използването на еквивалентни по функция конструктивни елементи, водещи до реализирането на същият, близък по параметри технически ефект.In the following, an exemplary description of the device for thermochemical conversion of biomass into energy according to the invention will be presented, which does not limit the application and use of function-equivalent structural elements, leading to the realization of the same, similarly technical effect.
Устройството се състои от корпусно тяло 1, изпълнено с подходяща геометрична форма, за предпочитане цилиндрично - конусовидна, като в горният край на корпусното тяло 1 е оформен захранващ отвор 2, а в долната му край е отворен и под него е разположен скарен елемент 3. В горната част на корпусното тяло 1, по-специално в цилиндричната му част, концентрично спрямо оста му е монтиран разделителен щит 4, горната част на който е оформена с пръстеновиден отвор 5. Разделителният щит е изпълнен така, че съотношението на диаметъра към височината е 3 - 3,2.The device consists of a housing body 1 made of a suitable geometric shape, preferably cylindrical - conical, with a feed opening 2 formed at the upper end of the housing body 1 and an open element 3 at its lower end. In the upper part of the body 1, in particular in its cylindrical part, a separation shield 4 is mounted concentrically to its axis, the upper part of which is formed by an annular orifice 5. The separation shield is made so that the ratio of the diameter to the height is 3 - 3.2.
Описаното оформяне и разположение на разделителният щит 4 позволява в корпусното тяло 1 да бъдат оформени пиролизна зона 6, представляваща вътрешното пространство, оградено от разделителният щит, първа окислителна зона 7, определена от пространството между разделителният щит 4 и корпусното тяло 1, редукционна зонаThe described layout and arrangement of the separation shield 4 allows the pyrolysis zone 6, representing the inner space enclosed by the separation shield, the first oxidation zone 7, defined by the space between the separation shield 4 and the housing body 1, a reduction zone, to be formed in the housing body 1.
8, разположена в конусовидната част на корпусното тяло 1 и втора окислителна зона 9, • · · определена в пространството, непосредствено над скарният елемент 3. Горната част на разделителният щит 4 е поместен в корпусното тяло 1 така, че пръстеновидният отвор 5 позволява свързване на пиролизната зона 6 с първа окислителна зона 7.8, located in the cone-shaped part of the housing body 1 and a second oxidation zone 9, defined in the space immediately above the grill element 3. The upper part of the separation shield 4 is positioned in the housing body 1 so that the annular opening 5 allows the connection of the pyrolysis zone 6 with the first oxidation zone 7.
Външно на корпусното тяло е оформен кожух 10, който обхваща изцяло корпусното тяло 1, като кожухът 10 е разделен на долна и горна части посредством преграда разположена в областта на скарният елемент 3. В долната част на кожуха 10 е разположено транспортно устройство 11, за отвеждане отделените неорганични отпадъци , като транспортното средство може да е изпълнено като шнеково устройство.Outside the housing body, a housing 10 is formed, which completely encloses the housing body 1, the housing 10 being divided into lower and upper parts by means of a barrier located in the region of the grill element 3. In the lower part of the housing 10 there is a transport device 11 for removal. separated inorganic waste, the vehicle may be constructed as an auger.
По периферията на корпусното тяло 1, в двете окислителни зони 7 и 9 са монтирани дюзи за подаване на загрят въздух. За препоръчване е в първа окислителна зона да бъде разположена най-малко една дюза 12, разположена в цилиндричната част на корпусното тяло 1 и ориентирана тангенциално спрямо неговата ос, а във втората окислителна зона 9 са предвидени дюзи 13, които е за препоръчване да са ориентирани перпендикулярно спрямо образувателната на конусната част на корпусното тяло 1.At the periphery of the body 1, nozzles for supplying heated air are installed in the two oxidation zones 7 and 9. It is recommended that at least one nozzle 12 located in the cylindrical portion of the body 1 and oriented tangentially to its axis be provided in the first oxidation zone, and nozzles 13, which are preferably oriented, are provided in the second oxidation zone 9. perpendicular to the cone body part 1.
Съгласно едно предпочитано изпълнение на устройството в долният край на редукционната зона, централно е разположена дюза 14 за подаване на втори оксилител - водна пара.According to a preferred embodiment of the device at the lower end of the reduction zone, a nozzle 14 is provided centrally for supplying a second oxidizer - water vapor.
Централно в корпусното тяло 1 е монтиран тръбопровод 15, в долната част на който е закрепена неподвижно камера 16, като 2/3 от общата височина на камерата 16 е разположена в пиролизната зона 6, а долната и 1/3 част е разположена в редукционната зона 8 и е изпълнена с перфорирана повърхност 17. Тази част на камерата 16 е изпълнена с конусовидна форма, като наклона на образователната е близък или еднакъв с наклона на образователната на долната конусна част на корпусното тяло. Във вътрешността на камерата 16 е монтирано вибрационно тяло 18, по височината на което са закрепени наклонени екраниращи елементи 19, а по вътрешната стена на камерата 16 за монтирани отражателни елементи 20, ориентирани срещуположно на екраниращите елементи 19. Вибрационното тяло 18 е свързано със задвижващ лост 21, чиито горен край е свързан с източник на вибрационни импулси 22.A pipeline 15 is mounted centrally in the housing body 1, in which a chamber 16 is fixed in the lower part, 2/3 of the total height of the chamber 16 is located in the pyrolysis zone 6, and the lower and 1/3 part is located in the reduction zone 8, and is provided with a perforated surface 17. This portion of the chamber 16 is of conical shape, with the educational slope being close to or equal to the educational slope of the lower conical portion of the hull body. A vibrating body 18 is mounted inside the chamber 16, at which the inclined shielding elements 19 are mounted at the height, and on the inner wall of the chamber 16 for mounted reflecting elements 20, oriented opposite to the shielding elements 19. The vibrating body 18 is connected to a driving lever. 21, the upper end of which is connected to a source of vibration pulses 22.
Устройството работи по следният начин: подходящо подготвена биомаса, с определени параметри на влагосъдържание, обемна плътност и гранулометрия се подава през захранващия отвор 2 на корпусното тяло 1 в пиролизната зона 6. С помощта на външен източник се подава индиректно топлинна енергия, в резултат на което се загрява разделителният щит 4 и топлината се отдава към съдържащата се в пиролизната зона 6 биомаса. В такава ситуация започва протичането на химикотермични процеси в описаните вече зони. В пиролизната зона 6, в условия ограничен достъп на окислител се наблюдава отделяне на летливи паро-газови компоненти от биомасата, които през пръстеновидният отвор 5 постъпват в първата окислителна зонаThe device works as follows: properly prepared biomass, with certain parameters of moisture content, bulk density and particle size, is fed through the feed hole 2 of the body 1 in the pyrolysis zone 6. Indirect heat is supplied by an external source, resulting in the separation shield 4 is heated and heat is transferred to the biomass contained in the pyrolysis zone 6. In such a situation, chemical-thermal processes begin to occur in the zones already described. In the pyrolysis zone 6, under conditions of restricted access of the oxidant, the release of volatile vapor-gas components from the biomass which through the annular opening 5 enters the first oxidation zone is observed
7. Благодарение на вихрово подаване на окислител през дюзата 12 се получава интензивно изгаряне на парогазовата смес, като получената топлина индиректно загрява през разделителният щит 4 съдържащата се в пиролизната зона 6 биомаса, а отделените при горенето газове /въглероден двуокис/ и водна пара постъпват в горната част на редукционната зона 8. Тази енергия е получена от температурата на парогазовата смес в първата окислителна зона 7. В тази зона се извършва пълно окисление на парогазовата смес, постъпваща от пиролизната зона 6 през пръстеновидният отвор 5.7. The vortex feed of the oxidizer through the nozzle 12 results in intense combustion of the gas-gas mixture, with the resulting heat indirectly heated through the separating shield 4 of the biomass contained in the pyrolysis zone 6, and the gases released during combustion / carbon dioxide / carbon dioxide / carbon the upper part of the reduction zone 8. This energy is obtained from the temperature of the gas-gas mixture in the first oxidation zone 7. In this zone, complete oxidation of the gas-gas mixture entering from the pyrolysis zone 6 through the ring is carried out prominent hole 5.
При описаните до момента химикотермични процеси, биомасата се придвижда в посока “отгоре надолу”, като при напускането и на пиролизната зона 6 по същество тя представлява твърд остатък с повишено съдържание на въглерод /кокс/.In the chemico-thermal processes described so far, the biomass moves in a “top-down” direction, essentially leaving a solid carbonaceous residue (coke) upon leaving the pyrolysis zone 6.
С оглед на ефективното провеждане на редукционните процеси, през дюзите 12,13 се подава окислител /въздух/. В редукционната зона 6 биомасата е с повишено съдържание на въглерод, като необходимата температура за подържане на химико - термичните процеси в редукционната зона 8 се получава, от една страна, от паро-газовата смес от първата окислителната зона 7 и от друга страна - от втора окислителна зона 9, с която се поддържа необходимата температура в цялата редукционна зона 8. В резултат на създадените условия в редукционната зона 8 започва процес на трансформиране на въглеродният остатък в газова фракция, с основна горима част, съдържащата въглероден окис и водород. С оглед на ефективно протичане на химико-термичните процесе на преобразуване на въглерода в газова смес е необходимо да се създадат подходящи условия - температура /над 800 С /, например до 1100 С , както и време на преминаване на газовете /контакта между въглерода, въглероден двуокис и водните пари/. Благодарение на подходящо оформените долни части на корпусното тяло 1 и камерата 16, в редукционната зона се оформя обем, който гарантира осигуряване на необходимото технологично време за престояване на въглена, за да е възможно осъществяването на ефективно провеждане на химико-термичните процеси на редукция.In order to carry out the reduction processes efficiently, an oxidizer (air) is fed through the nozzles 12.13. In the reduction zone 6, the biomass has a high carbon content, and the required temperature to maintain the chemical thermal processes in the reduction zone 8 is obtained, on the one hand, from the vapor mixture from the first oxidation zone 7 and, on the other, from the second oxidation zone 9, which maintains the required temperature throughout the reduction zone 8. As a result of the conditions created in the reduction zone 8, a process of transformation of the carbon residue into a gas fraction begins, with a major combustible portion containing carbon oxide and hydrogen. In order for the chemical-thermal process of converting carbon into a gas mixture to be effective, it is necessary to create suitable conditions - temperature (above 800 C), for example up to 1100 C, as well as the time of passage of gases / carbon-carbon contact. dioxide and water vapor. Due to the suitably shaped lower parts of the housing body 1 and the chamber 16, a volume is formed in the reduction zone, which guarantees the necessary technological time for the carbon to remain in order for the chemical-thermal reduction processes to be carried out effectively.
При подаване на окислител посредством дюзата 14 се създават условия за повишаване калоричността на газовете, т.е газовете съдържат по-голямо количество въглероден окис и водород.When the oxidizer is fed through the nozzle 14, conditions are created to increase the calorific value of the gases, ie the gases contain more carbon monoxide and hydrogen.
Получената газова смес от горими газове постъпва през долната, перфорирана част 17 на камерата 16 и преминава през лабиринта от екраниращи 18 и отражателни 19 • « · елементи, работещи по същество като сепаратор, при което през тръбопровода се извежда парогазова смес със значително понижено съдържание на катранени и механични частици. Последното се осъществява благодарение на създаденото подналягане в камерата 16. Едновременно с това остатъчните твърди частици, като пепел, шлака попадат в подскарната зона и посредством транспортно устройство, разположено в дъното на кожуха се отвеждат от устройството.The resulting combustible gas mixture enters through the lower perforated portion 17 of the chamber 16 and passes through a maze of shielding 18 and reflecting 19 elements substantially acting as a separator, whereby a vapor-gas mixture having a substantially reduced content of gas is discharged through the pipeline. tar and mechanical particles. The latter is accomplished by the pressure created in the chamber 16. At the same time, residual solids such as ash, slag fall into the subcutaneous zone and are removed from the device by a transport device located at the bottom of the housing.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG111206A BG66772B1 (en) | 2012-05-11 | 2012-05-11 | Device for thermochemical conversion of biomass into energy gases |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG111206A BG66772B1 (en) | 2012-05-11 | 2012-05-11 | Device for thermochemical conversion of biomass into energy gases |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BG111206A true BG111206A (en) | 2013-11-29 |
| BG66772B1 BG66772B1 (en) | 2018-11-15 |
Family
ID=50114028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BG111206A BG66772B1 (en) | 2012-05-11 | 2012-05-11 | Device for thermochemical conversion of biomass into energy gases |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| BG (1) | BG66772B1 (en) |
-
2012
- 2012-05-11 BG BG111206A patent/BG66772B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BG66772B1 (en) | 2018-11-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Susastriawan et al. | Small-scale downdraft gasifiers for biomass gasification: A review | |
| EP1798276B1 (en) | Methods and systems for partial moderator bypass | |
| JP5913328B2 (en) | Fuel conversion device | |
| US9255231B2 (en) | Method and apparatus for fixed bed gasification | |
| BG64909B1 (en) | Method and device for pyrolyzing and gasifying organic substances or organic substance mixtures | |
| SE1051371A1 (en) | Two stage carburetors using high temperature preheated steam | |
| CN102530859A (en) | External-heating-type microwave plasma gasification furnace and synthesis gas production method | |
| KR101632146B1 (en) | Biomass gasifier | |
| KR101632147B1 (en) | Power plant for generating electric power by biomass | |
| US20130142723A1 (en) | Biomass gasification systems having controllable fluid injectors | |
| DK2281864T3 (en) | Solid fuel gasification process and apparatus | |
| US10851319B2 (en) | Gasification system and method | |
| RU2359011C1 (en) | Method of solid fuel conversion and installation to this end (versions) | |
| CN104593083A (en) | Novel biomass step-by-step gasification method and device | |
| CN101747947A (en) | Gasification complex reaction device of pyrolysis fluidized bed of biomass moving bed | |
| RU2315083C2 (en) | Solid fuel gasifier | |
| CN104479742B (en) | Biomass gas preparation system | |
| CN104152184B (en) | Biomass whirlwind pyrolysis-suspension combustion combined gasification equipment and gasification process thereof | |
| BG111206A (en) | Device for thermochemical transformation of biomass into energy gases | |
| CN102311810A (en) | Method and device for high-temperature melting and gasifying biomass | |
| CN115851318A (en) | Coking and flue gas treatment coupling system and method | |
| CN202465607U (en) | External heating type microwave plasma gasification furnace | |
| KR101066251B1 (en) | Downdraft-Type Biomass Gasifier | |
| CN115287098B (en) | Plasma gasification solid waste treatment device | |
| US20240026237A1 (en) | Process for Gasifying an Organic Material and Plant for Carrying Out Said Process |