EA014373B1 - Method for solid carbonaceous fuel gasification including carbon-containing waste and gas generator therefor - Google Patents
Method for solid carbonaceous fuel gasification including carbon-containing waste and gas generator therefor Download PDFInfo
- Publication number
- EA014373B1 EA014373B1 EA200801779A EA200801779A EA014373B1 EA 014373 B1 EA014373 B1 EA 014373B1 EA 200801779 A EA200801779 A EA 200801779A EA 200801779 A EA200801779 A EA 200801779A EA 014373 B1 EA014373 B1 EA 014373B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- gas
- zone
- gas generator
- fuel
- gasification
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к способам газификации твердого углеродсодержащего топлива, а также к устройствам для газификации (газогенераторам) твердого углеродсодержащего топлива, в том числе углеродсодержащих отходов промышленности, сельского хозяйства и бытовых отходов (далее по тексту топливо и отходы будут упоминаться, как топливо). Предлагаемые способ газификации и газогенератор могут быть использованы для получения тепловой, хладообразующей и электрической энергии (для отопления помещений, подогрева воды и воздуха, сушки различных, в том числе сыпучих, материалов и т.п.).The present invention relates to methods for the gasification of solid carbon-containing fuels, as well as devices for gasification (gas generators) of solid carbon-containing fuels, including carbon-containing waste from industry, agriculture and household waste (hereinafter referred to as fuel and waste, as fuel). The proposed method of gasification and a gas generator can be used to produce heat, cold-forming and electrical energy (for space heating, heating water and air, drying various, including bulk, materials, etc.).
Для решения проблемы обеспечения газом для целей производства тепловой, хладообразующей и/или электрической энергии во все мире все более активно используют не только горючие полезные ископаемые, в том числе различные виды низкокалорийного углеродсодержащего топлива, но углеродсодержащие отходы промышленности, сельского хозяйства и бытовые отходы. При этом углеродсодержащие отходы, как правило, подвергают газификации с получением высокотемпературного генераторного (горючего) газа, тепловая энергия которого в дальнейшем полезно используется.To solve the problem of providing gas for the production of heat, cold-forming and / or electric energy around the world, more and more actively use not only combustible minerals, including various types of low-calorie carbon-containing fuel, but carbon-containing waste from industry, agriculture and household waste. In this case, carbon-containing waste, as a rule, is subjected to gasification with the production of high-temperature generating (combustible) gas, the thermal energy of which is later used efficiently.
Под газификацией понимают высокотемпературный процесс взаимодействия углерода топлива с окислителями (носителями кислорода, газифицирующими агентами) с получением горючих газов. Процесс газификации зависит от многих факторов, влияющих на состав получаемого газа и, как следствие, на его теплоту сгорания. Среди основных факторов можно назвать температуру, давление и состав газифицирующего агента. Немаловажными являются также и характеристики самого топлива, в частности его теплотворная способность, влажность и т.п. В зависимости от направления потоков топлива, носителя кислорода (обычно воздуха) и горючего газа различают прямой, обратный (обращенный) и горизонтальный процесс газификации. При этом каждый из указанных процессов газификации имеет как свои преимущества, так и свои недостатки.Gasification is understood to mean the high-temperature process of the interaction of carbon fuels with oxidizing agents (oxygen carriers, gasifying agents) to produce combustible gases. The process of gasification depends on many factors affecting the composition of the produced gas and, as a consequence, its calorific value. Among the main factors are the temperature, pressure and composition of the gasifying agent. Important are also the characteristics of the fuel itself, in particular its calorific value, humidity, etc. Depending on the direction of flow of the fuel, oxygen carrier (usually air) and combustible gas, there is a direct, reverse (reversed) and horizontal gasification process. In addition, each of these gasification processes has both its advantages and its disadvantages.
Для осуществления процессов газификации разработано большое количество соответствующих устройств - газогенераторов с тепловой мощностью по газовой составляющей в основном от 100 до 5000 кВт. В качестве топлива (газифицируемого сырья) в каждом из известных газогенераторов могут быть использованы, как правило, некоторые определенные виды упомянутого выше топлива. Так, в частности, существуют газификаторы для газификации отходов древесины (опилки, кора, щепа, пни и т.д.), газификаторы для газификации отходов растениеводства (любая солома, стебли подсолнечника, кукурузы и т.п.), газификаторы для газификации резиновых отходов (шины, отходы резины и т. п.), газификаторы для газификации бытовых отходов.For the implementation of gasification processes, a large number of relevant devices have been developed - gas generators with a thermal power of the gas component generally from 100 to 5000 kW. As fuel (gasified raw material) in each of the known gas generators, some specific types of the above-mentioned fuel can be used, as a rule. So, in particular, there are gasifiers for gasification of wood waste (sawdust, bark, chips, stumps, etc.), gasifiers for gasification of crop waste (any straw, stalks of sunflower, corn, etc.), gasifiers for gasification of rubber waste (tires, rubber waste, etc.), gasifiers for gasification of household waste.
Соответственно типу процесса газификации, по месту подвода воздуха и отбора горючего газа генераторы разделяют на генераторы прямого, обратного и горизонтального процесса. В генераторах прямого процесса перемещение углеродсодержащего топлива, в том числе углеродсодержащих отходов и газообразного носителя кислорода происходит в противоположном направлении. Генераторы такого типа достаточно широко распространены [1, 2] и представляют собой, как правило, шахту, внутренние стенки которой выложены огнеупорным материалом, сверху этой шахты загружается топливо, а снизу подается газообразный носитель кислорода. Слой топлива поддерживается либо колосниковой решеткой, либо слоем золы. Горючий генераторный газ отводится в верхней зоне шахты. Конструкции газогенераторов такого типа отличаются выполнением отдельных конструктивных элементов, взаимное расположение которых, как правило, остается неизменным. Процессы образования газов в слое топлива в таких газогенераторах протекают следующим образом. Подаваемый через нижнюю зону газогенератора газообразный носитель кислорода вначале проходит через зону золы и шлака, где он немного подогревается, а далее поступает в раскаленный слой топлива (окислительная зона, или зона горения), где кислород вступает в реакцию с горючими элементами топлива. Образовавшиеся продукты горения, поднимаясь вверх и встречаясь с раскаленным топливом (зона газификации), восстанавливаются до окиси углерода и водорода. При дальнейшем движении вверх сильно нагретых продуктов восстановления происходит термическое разложение топлива (зона разложения топлива) и продукты восстановления обогащаются продуктами разложения (газами, смоляными и водяными парами). В результате разложения топлива образуются вначале полукокс, а затем и кокс, на поверхности которых при их опускании вниз происходит восстановление продуктов горения. При опускании еще ниже происходит горение кокса. В верхней части газогенератора происходит сушка топлива теплом поднимающихся газов и паров. Прямой процесс газогенерирования почти не накладывает ограничений на вид и влажность топлива, но при этом получаемый газ очень загрязнен и содержит большое количество пиролизных смол, паров воды, пылевидных частиц и т.д. Для его дальнейшего использования требуется глубокая очистка с использованием дорогостоящих систем очистки.According to the type of gasification process, the generators are divided into direct, reverse and horizontal process generators at the place of supply of air and selection of combustible gas. In direct process generators, carbon-containing fuels, including carbon-containing wastes and gaseous oxygen carrier, move in the opposite direction. Generators of this type are rather widely distributed [1, 2] and represent, as a rule, a mine, the inner walls of which are lined with refractory material, fuel is loaded from above of this mine, and a gaseous oxygen carrier is fed from below. The fuel layer is supported either by the grate or ash layer. Combustible generator gas is discharged in the upper zone of the mine. The designs of gas generators of this type are distinguished by the implementation of individual structural elements, the relative position of which, as a rule, remains unchanged. The processes of formation of gases in the layer of fuel in such gas generators proceed as follows. The gaseous oxygen carrier supplied through the lower zone of the gas generator first passes through the ash and slag zone, where it is slightly heated, and then enters the hot layer of fuel (oxidation zone, or combustion zone), where oxygen reacts with combustible fuel elements. The resulting products of combustion, rising up and meeting with hot fuel (gasification zone), are reduced to carbon monoxide and hydrogen. Upon further upward movement of strongly heated reduction products, thermal decomposition of the fuel occurs (fuel decomposition zone) and the reduction products are enriched with decomposition products (gases, resin and water vapor). As a result of fuel decomposition, first semi-coke is formed, and then coke, on the surface of which, when they are lowered, combustion products are reduced. When lowering, coke burns even lower. In the upper part of the gas generator, the fuel is dried with the heat of rising gases and vapors. The direct gas generation process almost does not impose restrictions on the type and humidity of the fuel, but the resulting gas is very polluted and contains a large amount of pyrolysis resins, water vapor, dust particles, etc. For its further use requires deep cleaning using expensive cleaning systems.
В обратных процессах газификации топливо и газообразный носитель кислорода перемещаются в попутном направлении. Газогенераторы обратного процесса [3, 4], как правило, также представляют собой шахту, внутренние стенки которой выложены огнеупорным материалом, сверху этой шахты загружается топливо, а в средней по вертикали зоне, как правило, через фурмы подается газообразный носитель кислорода. Слой топлива поддерживается либо колосниковой решеткой, либо слоем золы. Горючий генераторный газ отводится в нижней зоне шахты. Конструкции газогенераторов такого типа отличаются выполнением отдельных конструктивных элементов, взаимное расположение которых, как правило, осIn reverse gasification processes, the fuel and the oxygen carrier gas move in the same direction. The gas generators of the reverse process [3, 4], as a rule, also represent a mine, the inner walls of which are lined with refractory material, fuel is loaded on top of this mine, and in the middle vertical zone, as a rule, oxygen gas is fed through tuyeres. The fuel layer is supported either by the grate or ash layer. Combustible generator gas is discharged in the lower zone of the mine. The designs of gas generators of this type are distinguished by the implementation of individual structural elements, the relative positioning of which, as a rule,
- 1 014373 тается неизменным. Так как отвод образовавшегося газа осуществляется через нижнюю зону газогенератора, то зона горения (окислительная) находится в плоскости фурм, ниже этой зоны следует зона восстановления, над зоной горения располагается зона пирогенетического разложения топлива, происходящего за счет тепла раскаленного горящего кокса. Сушка самого верхнего слоя топлива в таких газогенераторах происходит за счет передачи тепла от зоны пирогенетического разложения топлива. Основным недостатком является то, что обратный процесс газогенерирования накладывает ограничения на влажность топлива, что вызывает необходимость в топливоподготовке, но при этом обеспечивает получение относительно чистого генераторного газа с малым содержанием пиролизных смол и других примесей.- 1 014373 is unchanged. Since the formed gas is removed through the lower zone of the gas generator, the combustion zone (oxidizing) is located in the plane of the tuyeres, below this zone is the recovery zone, above the combustion zone there is a pyrogenic decomposition zone of fuel that occurs due to the heat of burning coke. Drying of the uppermost layer of fuel in such gas generators occurs due to heat transfer from the pyrogenic decomposition zone of the fuel. The main disadvantage is that the reverse process of gas generation imposes restrictions on the moisture content of the fuel, which necessitates fuel preparation, but at the same time provides a relatively clean generator gas with a low content of pyrolysis tar and other impurities.
Наиболее перспективными с точки зрения повышения эффективности представляются комбинированные способы и, соответственно, газогенераторы, которые позволяют использовать преимущества как прямого, так и обратного процессов газификации. Так, известен газогенератор, в котором в различных зонах реализован и прямой, и обратный процесс газификации [5]. Газогенератор такого типа также выполнен в виде вертикально ориентированной шахты, и в нижней, и в верхней зоне которой через соответственно нижний и верхний каналы предусмотрен подвод газообразного носителя кислорода (паровоздушной смеси), а отвод горючего генераторного газа осуществляется в зоне между упомянутыми нижним и верхним каналами подвода. Таким образом, в нижней части шахты газогенератора формируется зона прямого газогенерирования, а в верхней - обратного. Однако и такая комбинированная конструкция не обеспечивает устранения упомянутых выше недостатков процессов прямого и обратного газогенерирования.The most promising from the point of view of efficiency increase are combined methods and, accordingly, gas generators, which make it possible to use the advantages of both direct and reverse gasification processes. Thus, a gas generator is known, in which both the direct and reverse gasification processes are implemented in various zones [5]. A gas generator of this type is also made in the form of a vertically oriented shaft, and in the lower and upper zones of which, through the lower and upper channels, a supply of a gaseous oxygen carrier (vapor-air mixture) is provided, and the fuel generator gas is removed in the zone between the lower and upper channels supply. Thus, in the lower part of the gas generator shaft a zone of direct gas generation is formed, and in the upper part - the reverse. However, such a combined design does not ensure the elimination of the above-mentioned disadvantages of the processes of direct and reverse gas generation.
Наиболее близкими по совокупности существенных признаков к заявляемому способу газификации является способ газификации, в основу которого положен обратный процесс газогенерирования [3]. Способ включает подачу в вертикально ориентированный газогенератор топлива сверху вниз и потока газообразного носителя кислорода по направлению движения топлива и отвод горючего газа из нижней зоны газогенератора. При этом основным недостатком такого способа, как уже было упомянуто выше, являются жесткие требования к влажности топлива.The closest set of essential features to the claimed method of gasification is the method of gasification, which is based on the inverse process of gas generation [3]. The method includes supplying a fuel from top to bottom into a vertically oriented gas generator and a stream of gaseous oxygen carrier in the direction of fuel movement and removal of combustible gas from the lower zone of the gas generator. In this case, the main disadvantage of this method, as already mentioned above, are stringent requirements for the moisture content of the fuel.
Таким образом, задачей настоящего изобретения является разработка способа газификации и создание конструкции газогенератора для газификации твердого углеродсодержащего топлива, в том числе углеродсодержащих отходов, которые бы наряду с простотой конструкции и высокой надежностью обеспечивали бы максимально возможную газификацию топлива (в отношении калорийности, чистоты и объема получаемого газа), в том числе топлива с влажностью до 50%, при увеличении выхода, в частности, тепловой энергии с получением горючего генераторного газа более высокой чистоты. Кроме того, способ газификации и газогенератор должны обеспечивать возможность газификации твердого топлива высокой влажности без его предварительной подсушки, что позволит значительно снизить расходы на получение генераторного газа. Способ газификации и газогенератор должны также обеспечивать возможность простой и эффективной регулировки процесса газификации.Thus, the object of the present invention is to develop a gasification method and design a gas generator for gasification of solid carbon-containing fuels, including carbon-containing wastes, which, along with simplicity of design and high reliability, would ensure the maximum possible gasification of the fuel (in terms of calorific value, purity and volume gas), including fuels with a humidity of up to 50%, while increasing the yield, in particular, thermal energy to produce combustible generator gas, e high purity. In addition, the method of gasification and the gas generator should ensure the possibility of gasification of solid fuels of high humidity without pre-drying, which will significantly reduce the cost of producing the generator gas. The gasification method and the gas generator should also provide the possibility of simple and effective adjustment of the gasification process.
Поставленная задача решается заявляемым способом газификации твердого топлива, включающим подачу в вертикально ориентированный газогенератор топлива сверху вниз и потока газообразного носителя кислорода по направлению движения топлива и отвод горючего газа из нижней зоны газогенератора за счет того, что поток газообразного носителя кислорода подают в среднюю по вертикали зону газогенератора по всему периметру с одновременным формированием направленных вниз по направлению движения топлива и направленных вверх против направления движения топлива потоков, при этом дополнительно осуществляют отвод горючего газа из верхней зоны газогенератора.The problem is solved by the claimed method of gasification of solid fuel, including the flow in the vertically oriented gas generator fuel from top to bottom and the flow of gaseous oxygen carrier in the direction of fuel movement and removal of combustible gas from the lower zone of the gas generator due to the fact that the flow of gaseous oxygen carrier is supplied to the middle vertical zone gas generator around the perimeter with the simultaneous formation of directed downward in the direction of fuel and directed upward against the direction d flow of fuel flows, with the additional removal of combustible gas from the upper zone of the gas generator.
Заявляемый способ благодаря особенностям организации внутри шахты газогенератора направления движения топлива и движения потоков газообразного носителя кислорода, создающим зоны прямого и обратного газогенерирования, позволяет максимально эффективно использовать достоинства каждого из процессов газогенерирования и, практически, устраняет присущие этим процессам недостатки. Так, в частности, с учетом того, что зона прямого генерирования формируется в верхней части газогенератора, а зона обратного газогенерирования - в нижней, и, принимая во внимание особенности протекания этих процессов, можно отметить, что в зоне прямого газогенерирования, в верхней зоне газогенератора, по сути, происходит подготовка низкокалорийного топлива, включающая сушку и частичный пиролиз. Благодаря этому в нижнюю часть газогенератора, где сформирована зона обратного газогенерирования, поступает предварительно подготовленное топливо, что обеспечивает работу обратного генератора в оптимальном режиме.The inventive method due to the organization of the direction of fuel movement and the flow of gaseous oxygen carrier inside the shaft of the gas generator, creating zones of direct and reverse gas generation, allows maximum use of the advantages of each gas generation process and practically eliminates the inherent disadvantages of these processes. So, in particular, taking into account the fact that the direct generation zone is formed in the upper part of the gas generator, and the reverse gas generation zone - in the lower, and taking into account the peculiarities of these processes, it can be noted that in the direct gas generation zone, in the upper zone of the gas generator essentially, the preparation of low-calorie fuel, including drying and partial pyrolysis, is underway. Due to this, in the lower part of the gas generator, where the back gas generation zone is formed, the previously prepared fuel is supplied, which ensures the work of the reverse generator in the optimal mode.
В ряде форм выполнения заявляемого способа поток газообразного носителя кислорода дополнительно можно подавать в центральную часть средней по вертикали зоны газогенератора в плоскости подачи газообразного носителя кислорода. Этим обеспечивается более равномерное распределение воздуха, как окислительного агента по всей площади и по всему объему засыпки топлива.In a number of embodiments of the inventive method, a stream of gaseous oxygen carrier can be additionally supplied to the central part of the vertical vertical zone of the gas generator in the plane of the gaseous oxygen carrier. This ensures a more uniform distribution of air as an oxidizing agent over the entire area and throughout the entire volume of fuel backfill.
Отвод горючего газа из верхней зоны предпочтительно осуществляют в регулируемом режиме, предпочтительно в режиме, регулируемом по объему отводимого газа.The removal of combustible gas from the upper zone is preferably carried out in a regulated mode, preferably in a mode regulated by the volume of the exhaust gas.
Горючий газ, отведенный из верхней зоны, после очистки предпочтительно смешивают с очищенным, при необходимости, горючим газом, отведенным из нижней зоны.The combustible gas withdrawn from the upper zone, after purification, is preferably mixed with the purified, if necessary, combustible gas withdrawn from the lower zone.
При этом отвод горючего газа из нижней зоны осуществляют в регулируемом режиме, предпочтиIn this case, the removal of combustible gas from the lower zone is carried out in a regulated mode, preferably
- 2 014373 тельно в режиме, регулируемом по объему отводимого газа.- 2 014373 in the mode regulated by the volume of exhaust gas.
Описанные выше предпочтительные особенности выполнения заявляемого способа газификации позволяют максимально использовать потенциальную тепловую энергию газифицируемых топлив и преобразовывать ее в тепловую энергию генераторного газа.The preferred features described above for performing the proposed gasification method make it possible to maximize the use of the potential thermal energy of gasified fuels and convert it into thermal energy of the generating gas.
Поставленная задача решается также заявляемым газогенератором для газификации твердого топлива описанным выше способом, содержащим выполненный в виде шахты корпус, расположенное в верхней зоне шахты устройство загрузки топлива, множество фурм для подачи в камеру потока газообразного носителя кислорода, расположенных в корпусе в средней по вертикали зоне по меньшей мере в один ряд и связанных со средством генерирования газообразного носителя кислорода, выпускной канал для отвода горючего газа, расположенный в верхней зоне шахты и связанный с газопроводом верхнего отвода, и выпускной канал для отвода горючего газа, расположенный в нижней зоне шахты, связанный с газопроводом нижнего отвода.The task is also solved by the inventive gas generator for gasification of solid fuel by the method described above, containing a housing made in the form of a mine, a fuel loading device in the upper zone of the mine, a plurality of tuyeres for supplying a gaseous oxygen carrier to the flow chamber, located in the housing in the middle vertical zone in at least one row and connected with the means of generating a gaseous oxygen carrier, the discharge channel for the removal of combustible gas, located in the upper zone of the mine and anny upper outlet with a gas pipeline, and a discharge passage for discharging combustion gas arranged in the lower zone of the shaft associated with the lower discharge pipeline.
Описанная выше конструкция газогенератора позволяет в автоматическом режиме сформировать в газогенераторе последовательно расположенные в направлении сверху вниз зону прямого газогенерирования и зону обратного газогенерирования.The design of the gas generator described above makes it possible to automatically form a direct gas generation zone and a reverse gas generation zone in the gas generator that are sequentially arranged from top to bottom.
В предпочтительных формах выполнения газогенератора его корпус выполнен футерованным.In preferred embodiments of the gas generator, its casing is lined.
В различных формах выполнения газогенератора в нижней по вертикали зоне шахты может быть установлена колосниковая решетка для поддержания слоя топлива. В то же время колосниковая решетка может отсутствовать и слой топлива может поддерживаться слоем золы.In various forms of the gas generator in the lower vertical zone of the mine can be installed grate to maintain a layer of fuel. At the same time, the grate may be missing and the fuel layer may be supported by a layer of ash.
Для обеспечения возможности регулирования технологических параметров процесса газогенерирования, в частности температурного режима, влажности и т. п., выпускной канал, расположенный в верхней зоне шахты, и/или выпускной канал, расположенный в нижней зоне шахты, выполнен регулируемым, предпочтительно регулируемым по объему отводимого горючего газа.To enable regulation of the technological parameters of the gas generation process, in particular temperature, humidity, etc., the exhaust channel located in the upper zone of the mine and / or the exhaust channel located in the lower zone of the mine is adjustable, preferably adjustable in volume combustible gas.
В различных формах выполнения газогенератора выпускной канал, расположенный в нижней зоне шахты, может быть расположен либо ниже колосниковой решетки, либо выше колосниковой решетки (в случае ее наличия). Каждая из таких форм выполнения имеет свои преимущества. В частности, в последнем случае за счет снижения температуры в зоне колосниковой решетки, уменьшив тем самым скорость прогорания, можно значительно повысить рабочий ресурс колосниковой решетки и газогенератора в целом.In various forms of the gas generator, the outlet channel located in the lower zone of the mine can be located either below the grate or above the grate (if present). Each of these forms of implementation has its advantages. In particular, in the latter case, by reducing the temperature in the area of the grate, thereby reducing the burning rate, the working life of the grate and the gas generator as a whole can be significantly increased.
Отводимый из верхней зоны газогенератора генераторный газ, как правило, содержит большое количество загрязняющих веществ (пиролизные смолы и т.п.). В связи с этим, верхний газопровод предпочтительно снабжен средствами очистки газа и, при необходимости, связан с нижним газопроводом. В то же время газ из верхнего газопровода может направляться непосредственно на использование.The generator gas removed from the upper zone of the gas generator, as a rule, contains a large amount of pollutants (pyrolysis resins, etc.). In this regard, the upper gas pipeline is preferably provided with gas cleaning means and, if necessary, is connected to the lower gas pipeline. At the same time, gas from the upper gas pipeline can be sent directly to use.
В ряде предпочтительных форм выполнения заявляемого газогенератора нижний газопровод также может быть снабжен средствами очистки газа, что позволяет получить генераторный газ высокой степени очистки.In a number of preferred embodiments of the inventive gas generator, the lower gas pipeline can also be equipped with gas purification means, which makes it possible to obtain a high-purity generator gas.
Упомянутые выше и другие достоинства и преимущества заявляемого способа газификации и газогенератора будут рассмотрены ниже на одной из возможных предпочтительных, но не ограничивающих форм выполнения заявляемого способа со ссылкой на позиции чертежа, на которой схематично изображен заявляемый газогенератор в одной из возможных предпочтительных, но не ограничивающих форм выполнения.The above and other advantages and advantages of the proposed gasification method and gas generator will be discussed below in one of the possible preferred, but not limiting, forms of the proposed method with reference to the drawing position, which schematically shows the inventive gas generator in one of the possible preferred, but not limiting forms execution.
На чертеже схематично изображен в одной из предпочтительных, но не ограничивающих форм выполнения газогенератор для газификации твердого топлива, содержащий выполненный в виде шахты корпус 1, в котором в нижней по вертикали зоне установлена колосниковая решетка 2, расположенное в верхней зоне шахты устройство 3 загрузки топлива 4 (например, древесная щепа влажностью до 50%), и множество фурм 5 для подачи в камеру потока газообразного носителя кислорода, расположенных в корпусе 1 в средней по вертикали зоне по меньшей мере в один ряд и связанных со средством генерирования газообразного носителя кислорода (на чертеже не изображен). Топливо 4 на колосниковой решетке 2 формирует засыпку 6. В корпусе 1 газогенератора выполнены также выпускной канал 7 для отвода горючего газа, расположенный в нижней зоне шахты и связанный с газопроводом 8 нижнего отвода, и выпускной канал 9 для отвода горючего газа, расположенный в верхней зоне шахты, связанный с газопроводом 10 верхнего отвода. В представленной на чертеже форме выполнения выпускной канал 7 для отвода горючего газа, расположенный в нижней зоне шахты, расположен ниже колосниковой решетки 2. Корпус 1 газогенератора может быть выполнен футерованным, однако ввиду очевидности возможных форм выполнения футеровки она на чертеже не изображена. Верхний газопровод 10 предпочтительно снабжен средством 11 очистки газа (например, различного рода охладители, механические устройства, фильтры и т.д.) и связан с нижним газопроводом 8. Выпускной канал 9, расположенный в верхней зоне шахты, в представленной форме выполнения снабжен регулятором 12 объема отводимого газа, а выпускной канал 7, расположенный в нижней зоне шахты, снабжен регулятором 13 объема отводимого газа. Регуляторы 12 и 13 объема отводимого газа могут быть выполнены, например, в виде регулируемых заслонок или других известных специалистам в данной области техники подходящих средств.The drawing shows schematically in one of the preferred, but not limiting, forms of execution of a gas generator for gasification of solid fuel, comprising a housing 1 made in the form of a shaft, in which a grate 2 installed in the lower vertical zone of the shaft 3, loading fuel 4 (for example, wood chips with moisture content up to 50%), and a plurality of tuyeres 5 for supplying the gaseous oxygen carrier to the flow chamber, located in the housing 1 in the middle vertical zone in at least one row and connected x with a means of generating a gaseous oxygen carrier (not shown in the drawing). Fuel 4 on the grate 2 forms backfill 6. In the gas generator case 1, an exhaust channel 7 is also provided for venting fuel gas, located in the lower zone of the shaft and connected to the gas pipeline 8 of the lower outlet, and an exhaust channel 9 for venting fuel gas, located in the upper zone mine associated with the pipeline 10 of the upper outlet. In the implementation form shown in the drawing, an exhaust channel 7 for removal of combustible gas located in the lower zone of the mine is located below the grate 2. The gas generator case 1 can be lined, however, due to the obviousness of the possible forms of lining, it is not shown. The upper gas pipeline 10 is preferably provided with gas cleaning means 11 (for example, various types of coolers, mechanical devices, filters, etc.) and is connected to the lower gas pipeline 8. The exhaust channel 9, located in the upper zone of the mine, in the presented form of execution is equipped with a regulator 12 the volume of exhaust gas, and the exhaust channel 7, located in the lower zone of the mine, is equipped with a regulator 13 of the volume of exhaust gas. Regulators 12 and 13 of the volume of exhaust gas can be performed, for example, in the form of adjustable dampers or other suitable means known to those skilled in the art.
- 3 014373- 3 014373
Тонированными стрелками на чертеже обозначены:Tinted arrows on the drawing are indicated:
- направление перемещения топлива 4,- the direction of movement of the fuel 4,
- направленный вниз поток газообразного носителя кислорода, подаваемого через фурмы 5,- downward flow of gaseous carrier oxygen supplied through the tuyeres 5,
- направленный вверх поток газообразного носителя кислорода, подаваемого через фурмы 5,- upward flow of gaseous carrier of oxygen supplied through the tuyeres 5,
- поток горючего газа, отводимый из верхней зоны через выпускной канал 9,- the flow of combustible gas withdrawn from the upper zone through the exhaust channel 9,
- поток горючего газа, отводимый из нижней зоны через выпускной канал 7,- the flow of combustible gas withdrawn from the lower zone through the exhaust channel 7,
- поток горючего газа для направления потребителю.- the flow of combustible gas to be sent to the consumer.
В газогенераторе сформированы последовательно расположенные сверху вниз зона I прямого газогенерирования и зона II обратного газогенерирования (на чертеже разделены штрихпунктирной линией).In the gas generator, zone I of direct gas generation and zone II of reverse gas generation are sequentially arranged from top to bottom (in the drawing, they are separated by a dash-dotted line).
Все остальные функциональные элементы конструкции и блоки газогенератора ввиду несущественности форм их выполнения с точки зрения изобретения и известности специалистам в данной области техники на чертеже не изображены и рассматриваться в рамках изобретения не будут.All other functional elements of the design and blocks of the gas generator due to the irrelevance of the forms of their implementation from the point of view of the invention and fame specialists in the art are not shown in the drawing and will not be considered in the framework of the invention.
Заявляемый газогенератор, реализуя заявляемый способ, работает следующим образом.The inventive gas generator, implementing the inventive method, works as follows.
Через устройство 3 загрузки топлива 4 расположенное в верхней по вертикали зоне вертикально ориентированного газогенератора шахтного типа топливо 4 (например, влажную древесную щепу) загружают в газогенератор, где оно удерживается над зольником (на чертеже не изображен) на колосниковой решетке 2, установленной в нижней по вертикали зоне корпуса 1 газогенератора, с формированием засыпки 6 заданной высоты. Через фурмы 5, расположенные по периметру корпуса 1 газогенератора в средней по вертикали зоне (между нижним и верхним каналами отвода газа) по меньшей мере в один ряд и связанные со средством генерирования газообразного носителя кислорода (на чертеже не изображен), в газогенератор подают газообразный носитель кислорода, например паровоздушную смесь. Температура паровоздушной смеси, как правило, составляет около 40-60°С.Through the device 3 fuel loading 4 located in the upper vertical zone of a vertically oriented mine generator of the mine type fuel 4 (for example, wet wood chips) is loaded into the gas generator where it is held above the ashpit (not shown) on the grate 2 installed vertical area of the housing 1 of the gas generator, with the formation of backfill 6 of a given height. Through the tuyeres 5, located along the perimeter of the housing 1 of the gas generator in the middle vertical zone (between the lower and upper channels of the gas outlet) in at least one row and connected with the means of generating a gaseous oxygen carrier (not shown), a gaseous carrier is supplied to the gas generator oxygen, such as the vapor-air mixture. The temperature of the steam-air mixture, as a rule, is about 40-60 ° C.
При этом топливо 4 поступает в газогенератор в направлении стрелки 14, т.е. сверху вниз, а поток газообразного носителя кислорода при выходе из фурм 5 разделяется на направленный сверху вниз поток 15 и направленный снизу вверх поток 16. Оба потока 15 и 16 газообразного носителя кислорода в направлении стрелок 15 и 16 соответственно пронизывают засыпку 6 топлива по всему объему. Для более равномерного распределения газообразного носителя кислорода по всему объему засыпки 6 можно предусмотреть дополнительную подачу газообразного носителя кислорода в центральную часть средней по вертикали зоны, расположенную в плоскости фурм 5, где он также разделяется на два противонаправленных потока, совпадающих с потоками 15 и 16.When this fuel 4 enters the gas generator in the direction of the arrow 14, i.e. from top to bottom, and the flow of gaseous oxygen carrier at the exit of the tuyeres 5 is divided into a top-down flow 15 and a bottom-up flow 16. Both flows 15 and 16 of the gaseous oxygen carrier in the direction of arrows 15 and 16 respectively penetrate the backfill 6 of fuel throughout the volume. For a more uniform distribution of the gaseous oxygen carrier throughout the entire volume of charge 6, it is possible to provide an additional supply of gaseous oxygen carrier to the central part of the centrally vertical zone, located in the plane of the tuyeres 5, where it is also divided into two opposite flows coinciding with the flows 15 and 16.
После поджига топлива 4 в плоскости фурм 5 и достижения установившегося режима работы поток газообразного носителя кислорода, перемещающийся в направлении стрелки 16, т.е. в направлении, противоположном направлению 14 перемещения топлива 4, проходя через верхнюю часть засыпки 6, с учетом температуры потока продуктов газификации, подсушивает топливо и создает условия, необходимые для начала процесса газификации. Таким образом, в части генератора, расположенной выше фурм 5, формируется зона I прямого газогенерирования. Образующийся в результате частичного пиролиза над засыпкой 6 горючий генераторный газ в виде потока 17 отводится через выпускной канал 9, расположенный в верхней по вертикали зоне газогенератора, в верхний трубопровод 10.After igniting the fuel 4 in the plane of the tuyeres 5 and achieving a steady state of operation, the flow of gaseous oxygen carrier moving in the direction of arrow 16, i.e. in the direction opposite to the direction 14 of the movement of fuel 4, passing through the upper part of the backfill 6, taking into account the temperature of the gasification product stream, dries the fuel and creates the conditions necessary to start the gasification process. Thus, in the part of the generator located above the tuyeres 5, the zone I of direct gas generation is formed. The combustible generating gas resulting from the partial pyrolysis over the filling 6 is discharged in the form of a stream 17 through an exhaust channel 9 located in the vertical zone of the gas generator to the upper pipeline 10.
Одновременно поток газообразного носителя кислорода, перемещающийся в направлении стрелки 15, т.е. в направлении, совпадающем с направлением 14 перемещения топлива 4, проходя через нижнюю часть засыпки 6, с учетом температуры потока продуктов газификации и описанной выше предварительной подготовки топлива 4 (подсушка и частичная газификация), проведенной в зоне I прямого газогенерирования, подвергается окончательной газификации. Таким образом, в части генератора, расположенной ниже фурм 5, формируется зона обратного газогенерирования. Образующийся в результате окончательной газификации под засыпкой 6 горючий генераторный газ в виде потока 18 отводится через выпускной канал 7, расположенный в нижней по вертикали зоне газогенератора, в нижний трубопровод 8. Негазифицированный остаток топлива выводится из газогенератора через зольник (на чертеже не изображен).At the same time, a stream of gaseous oxygen carrier moving in the direction of arrow 15, i.e. in the direction coinciding with the direction 14 of the movement of fuel 4, passing through the lower part of the backfill 6, taking into account the temperature of the gasification product stream and the preliminary preparation of fuel 4 described above (drying and partial gasification), carried out in direct gas generation zone I, is subjected to final gasification. Thus, in the part of the generator located below the tuyeres 5, a zone of reverse gas generation is formed. The combustible generating gas formed as a result of final gasification under filling 6 in the form of stream 18 is discharged through an exhaust channel 7 located in the lower vertical zone of the gas generator to the lower pipeline 8. The ungassed fuel residue is removed from the gas generator through ashpit (not shown).
Горючий газ, отводимый из верхней зоны через выпускной канал 9 и трубопровод 10, подвергают очистке от примесей, например посредством охладителя или любого другого средства 11 очистки газа, и подают в трубопровод 8, откуда объединенный поток 19 горючего генераторного газа поступает на использование потребителю.Combustible gas discharged from the upper zone through the exhaust channel 9 and the pipeline 10 is cleaned from impurities, for example by means of a cooler or any other gas cleaning means 11, and fed to the pipeline 8, from where the combined stream 19 of the generating gas flows to the consumer.
Средство 12 регулирования объема отводимого горючего газа, выполненное, например, в виде регулируемой заслонки, обеспечивает возможность регулировать основные параметры процесса газогенерирования - температуру и влажность. В том случае, когда температура в плоскости фурм 5 (в средней по вертикали зоне газогенератора) снижается ниже допустимого уровня (например, 1100°С), отвод горючего газа из верхней зоны через выпускной канал 9 увеличивают, для чего приоткрывают или открывают полностью заслонку 12. При достижении в плоскости фурм 5 значений температуры, превышающих верхний допустимый уровень (например, 1200°С), заслонку 12 прикрывают или закрывают полностью.The means 12 for controlling the volume of the exhausting combustible gas, made, for example, in the form of an adjustable damper, makes it possible to regulate the main parameters of the gas generation process — temperature and humidity. In the case when the temperature in the plane of the tuyeres 5 (in the middle vertical zone of the gas generator) decreases below the permissible level (for example, 1100 ° C), the removal of combustible gas from the upper zone through the exhaust channel 9 is increased, for which the valve 12 is opened or opened When in the plane of the tuyeres 5 temperature values exceeding the upper permissible level (for example, 1200 ° C), the valve 12 covers or closes completely.
Аналогичным образом можно регулировать отвод горючего газа, а следовательно, и оптимальный режим газогенерирования через выпускной канал 7, расположенный в нижней по вертикали зоне газогенератора.Similarly, it is possible to regulate the discharge of combustible gas, and consequently, the optimal mode of gas generation through the exhaust channel 7, located in the lower vertical zone of the gas generator.
- 4 014373- 4 014373
Таким образом, достаточно просто и с высокой эффективностью может производиться газификация любого, даже самого низкокалорийного топлива с использованием заявляемого комбинированного способа газификации и заявляемого газогенератора, в которых за счет последовательного осуществления (в направлении перемещения топлива) процесса прямого газогенерирования и процесса обратного газогенерирования удается использовать их преимущества и исключить их недостатки. При этом влажность загружаемого топлива может достигать значений до 50% без снижения эффективности процесса газогенерирования.Thus, it is quite simple and highly efficient to gasify any, even the most low-calorie, fuel using the inventive combined gasification method and the inventive gas generator, in which due to the sequential implementation (in the direction of fuel movement) of the direct gas generation process and the reverse gas generation process, it is possible to use them advantages and eliminate their disadvantages. At the same time, the humidity of the fuel loaded can reach values up to 50% without reducing the efficiency of the gas generation process.
Литература.Literature.
1. А. С. 8И № 1776272 А3, опубл. 15.11.1992.1. A. S. 8I No. 1776272 A3, publ. 11/15/1992.
2. Патент ЕА № 008111 В1, опубликован 27.04.2007.2. Patent EA No. 008111 B1, published April 27, 2007.
3. Свидетельство КП № 67581 И1, опубл. 27.10.2007.3. Certificate KP No. 67581 I1, publ. 10/27/2007.
4. Патент КИ № 2307864 С1, опубл. 10.10.2007.4. KI patent number 2307864 C1, publ. 10.10.2007.
5. Гринь Л.П. Силовые газогенераторные установки, Киев-Москва: Машгиз, 1956, с. 100.5. Grin, L.P. Gas power plants, Kiev-Moscow: Mashgiz, 1956, p. 100.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA200801779A EA014373B1 (en) | 2008-07-17 | 2008-07-17 | Method for solid carbonaceous fuel gasification including carbon-containing waste and gas generator therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA200801779A EA014373B1 (en) | 2008-07-17 | 2008-07-17 | Method for solid carbonaceous fuel gasification including carbon-containing waste and gas generator therefor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200801779A1 EA200801779A1 (en) | 2010-02-26 |
| EA014373B1 true EA014373B1 (en) | 2010-10-29 |
Family
ID=42041951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200801779A EA014373B1 (en) | 2008-07-17 | 2008-07-17 | Method for solid carbonaceous fuel gasification including carbon-containing waste and gas generator therefor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA014373B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2662440C1 (en) * | 2017-09-25 | 2018-07-26 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры" (ФГУП "ЦЭНКИ") | Method of gasification of solid fuel and device for its implementation |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU26795U1 (en) * | 2002-05-14 | 2002-12-20 | Георгий Владимирович Костецкий | GAS GENERATOR |
| JP2005187492A (en) * | 2003-12-24 | 2005-07-14 | Jfe Steel Kk | Gasification method and gasification furnace |
| RU67581U1 (en) * | 2007-06-26 | 2007-10-27 | Анатолий Павлович Кузнецов | GASIFICATOR OF CARBON-CONTAINING RAW MATERIALS |
-
2008
- 2008-07-17 EA EA200801779A patent/EA014373B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU26795U1 (en) * | 2002-05-14 | 2002-12-20 | Георгий Владимирович Костецкий | GAS GENERATOR |
| JP2005187492A (en) * | 2003-12-24 | 2005-07-14 | Jfe Steel Kk | Gasification method and gasification furnace |
| RU67581U1 (en) * | 2007-06-26 | 2007-10-27 | Анатолий Павлович Кузнецов | GASIFICATOR OF CARBON-CONTAINING RAW MATERIALS |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| BOKHMAN V.Ya. Novye izobreteniya v oblasti transportnykh gazogeneratornykh ustanovok. M.: GOSPLANIZDAT, 1940, s. 94-95, ris. 115, 116 * |
| KAFTANOV S.V. Obschaya khimicheskaya tekhnologiya topliva. M.: Gosudarstvennoe nauchno-tekhnicheskoe izdatel'stvo khimicheskoy literatury, 1947, s. 286, ris. 152 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2662440C1 (en) * | 2017-09-25 | 2018-07-26 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры" (ФГУП "ЦЭНКИ") | Method of gasification of solid fuel and device for its implementation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA200801779A1 (en) | 2010-02-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Susastriawan et al. | Small-scale downdraft gasifiers for biomass gasification: A review | |
| CN101346455B (en) | Biomass gasification facility | |
| Yoon et al. | Gasification and power generation characteristics of rice husk and rice husk pellet using a downdraft fixed-bed gasifier | |
| US5026403A (en) | Three stage process for producing producer gas from combustible waste products | |
| CA2727827C (en) | Generating clean syngas from biomass | |
| CN102530859B (en) | External-heating-type microwave plasma gasification furnace and synthesis gas production method | |
| CN201678647U (en) | Step biomass gasification unit | |
| JPS5851038B2 (en) | Seizouhouhouunarabini Sonosouchi | |
| US20130142723A1 (en) | Biomass gasification systems having controllable fluid injectors | |
| EP2104725A2 (en) | Biomass gasification system and method, for the production of combustible gas | |
| JP4746585B2 (en) | Gasifier | |
| CN102746902B (en) | Gasification method of organic wastes and special gasification furnace | |
| KR100695908B1 (en) | Wood biomass gasifier | |
| CN108949234B (en) | A kind of inverting tar gasification furnace of three layers of gas supply heating | |
| CN101270288A (en) | Biomass raw material gas making equipment and technique | |
| KR20140080453A (en) | Circulating Fluidized Bed Gasifier Equipped with Heat Exchanger Therein | |
| CN104479742B (en) | Biomass gas preparation system | |
| EA014373B1 (en) | Method for solid carbonaceous fuel gasification including carbon-containing waste and gas generator therefor | |
| RU2718051C1 (en) | Method of oxidative torrefaction of bio-wastes in fluidized bed | |
| JP3559163B2 (en) | Gasification method using biomass and fossil fuel | |
| WO2013140418A1 (en) | Multi-condition thermochemical gas reactor | |
| CN202465607U (en) | External heating type microwave plasma gasification furnace | |
| KR101845863B1 (en) | Control system of gasification apparatus | |
| CN2652933Y (en) | Biotic mass gasifying gas generating furnace | |
| US20240026237A1 (en) | Process for Gasifying an Organic Material and Plant for Carrying Out Said Process |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ KZ KG MD TJ TM |
|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): BY RU |