PL181536B1 - Sposób i urzadzenie do wytwarzania palnego gazu PL PL PL - Google Patents

Abstract

1 Sposób wytwarzania palnego gazu z materialów stalych zawierajacych wegiel, które sa w odpowiedni sposób kondycjonowane lub przygotowane, przez zgazowanie powietrzem lub gazowa mieszanina zawierajaca tlew urza- dzeniu do zgazowania, do którego matenal staly do zgazo- wania doprowadza sie od góry do dolu tak, ze je g o zgazo- wywanie nastepuje w zsypie zasadniczo w strefie nad rusz- tem, a czynnik zgazowujacy doprowadza sie mieszanym strumieniem od dolu poprzez ruszt i/lub od góry oraz z boku strefy zgazowania, a wytworzony gaz palny odprowadza sie po przeciwleglej stronie do doprowadzenia czynnika zgazo- wujacego, którego glówny strumien doprowadza sie z boku do strefy zgazowania, a regulacja procesu zgazowania naste- puje w zaleznosci od rozkladu temperatury w zsypie, zna- mienny tym, ze pionowe polozenie glównej strefy zgazowa- nia reguluje sie poprzez odprowadzenie popioiu z rusztu urzadzenia do zgazowywania, a optymalna temperature zgazowania utrzymuje sie poprzez regulacje wielkosci stru- mienia czynnika zgazowujacego i mechaniczne zgeszczanie czesciowo juz zgazowanego materialu, przy czym wydajnosc urzadzenia do zgazowywania reguluje sie ustawianiem szerokosci strefy zgazowania poprzez regulacje doprowadza- nia czynnika zgazowujacego i odprowadzanie popiolów 2 Urzadzenie do wytwarzania gazu palnego z mate- rialów stalych zawierajacych wegiel, zwlaszcza z materialów odpadowych 1 resztkowych, które w odpowiedni sposób sa kondycjonowane lub przygotowywane, majace komore zgazowywania z górnym zasilaniem zgazowywanego mate- rialu stalego 1 z rusztem, powyzej którego jest strera zgazo- wywania, doprowadzenie zgazowujacego czynnika umiesz- czone od dolu pod rusztem i/lub u gór y oraz z boku, oraz odprowadzenie wytworzonego gazu umieszczone przeciwle- gle do doprowadzenia czynnika zgazowujacego, znamienne tym, ze w komorze do zgazowywania jest zamocowany Fig 1 PL PL PL

Description

Według DE-OS 3312 863 znany jest sposób spalania palnego materiału, przy którym palne spalmy są doprowadzane do komory spalana Spaliny są przy tym specjalnie prowadzone z wnętrza komory spalania do jej wyjścia lub wyjść, a ze specjalnie prowadzonymi spalinami mieszane jest świeże powietrze. Powinno to umożliwiać pełniejsze i pozbawione zakłóceń dopalanie spalin.

Z DE-PS 34 09 292 i DE-PS 37 05 406 znane są wytwornice gazu z komorą spalania jako tak zwane kotły ogrzewane przez zgazowywanie węgla Są one złożone z szybu, usytuowanego powyżej ruchomego rusztu, komory reakcji dołączonej do szybu nad rusztem, komory spalania usytuowanej pod rusztem oraz płomienicy przewidzianej wewnątrz komory spalania.

181 536

We współprądowym zgazowywaniu, w którym materiał do zgazowania i czynnik powodujący zgazowanie przepływają od góry do dołu przez urządzenie do zgazowywania, a wytworzony palny gaz jest odprowadzany w bezpośrednim pobliżu odprowadzenia popiołu, następuje porywanie cząstek węgla przez palny gaz i przez to powstają problemy przy spalaniu gazu z powodu zbyt dużej resztkowej zawartości CO w spalinach.

DE-PS 926 978 przedstawia wytwornicę gazu, w której zgazowanie paliwa odbywa się w poprzecznym strumieniu czynnika powodującego zgazowanie. Przednia ściana szybu zgazowania jest przy tym wykonana jako ukośny ruszt, przed którym umieszczone są jedna nad drugą oddzielnie odłączane komory powietrza. Przez komory te doprowadza się zależnie od potrzeb jako czynnik powodujący spalanie powietrze lub powietrze i parę wodną przez co można wpływać na proces spalania.

W DE 3816085 A1 opisano sposób i urządzenie do wytwarzania gazu używanego do ogrzewania. W szybowym reaktorze ze złożem stałym komora reaktora jest ładowana od góry materiałem do zgazowania, a od dołu doprowadzany jest czynnik powodujący zgazowanie. Materiał do zgazowania jest układany na przemian w następujących po sobie fazach stacjonarnych, które przesuwają się w zależności od siły ciężkości w komorze reaktora. Czynnik powodujący zgazowanie rozdzielany jest na długości komory reaktora zasadniczo w jednakowych ilościach częściowych i doprowadzany jest w przepływie poprzecznym oraz w przepływie przeciwprądowym. Czynnik powodujący zgazowanie w przepływie poprzecznym doprowadza się przez dno reaktora i dodatkowo w pewnej ilości częściowo pionowo przy dolnym końcu komory reaktora. Czynnik powodujący zgazowanie w przepływie przeciwprądowym wprowadzany jest w obszar usytuowanej u dołu strefy utleniania. Przy przemieszczeniu czynnika powodującego zgazowanie strefa wytlewna i strefa redukcji są warstwowo niszczone lub przewarstwiane. Dno reaktora jest na przemian podzielone na kilka nieruchomych i ruchomych odcinków i umieszczone z pochyleniem pod pewnym kątem do poziomu.

U podstaw wynalazku leży zadanie opracowania sposobu i urządzenia, za pomocą których przy dużej sprawności energetycznej zwiększa się czystość i użyteczność gazu wytwarzanego w urządzeniu do zgazowywania. Należy w szczególności uzyskać pełne wykorzystanie węgla zawartego w stosowanym materiale odpadowym lub resztkowym, optymalna użyteczność wytworzonego gazu palnego oraz zmniejszenie do minimum wydzielania materiałów szkodliwych w spalinach wypływających po odzyskaniu ciepła.

W odpowiedni sposób kondycjonowane lub przygotowywane materiały odpadowe lub resztkowe są jako materiały stałe zgazowywane w urządzeniu do zgazowywania powietrzem lub gazową mieszaniną zawierającą powietrze lub tlen, jako czynnikiem powodującym zgazowanie. Materiał przeznaczony do zgazowania i czynnik powodujący zgazowanie są przy tym prowadzone w przepływie mieszanym, przy czym czynnik zgazowujący jest doprowadzany do pieca zgazowującego zarówno od góry jak też od dołu i z boku, przynajmniej jednak z boku i w jednym lub w kilku określonych miejscach, a odprowadzanie palnego gazu odbywa się korzystnie po stronie przeciwległej do bocznego doprowadzenia czynnika powodującego zgazowanie.

Regulacja procesu zgazowywania w urządzeniu do zgazowywania przeprowadzana jest według wynalazku przez określanie zakresu temperatury na wysokości urządzenia do zgazowywania. Położenie pionowe głównej strefy zgazowywania, odpowiadającej strefie o maksymalnej temperaturze, jest przy tym regulowane przez ruch przesuwnego rusztu, a zatem przez szybkość odprowadzania popiołu. Optymalna temperatura zgazowania, różna w zależności od rodzaju materiałów resztkowych lub odpadowych, jest regulowana przez wielkość i skład strumienia czynnika powodującego zgazowanie, a wydajność pieca do zgazowywania - przez szerokość doprowadzania czynnika powodującego zgazowanie i miejsca jego doprowadzania usytuowane jedno nad drugim.

W przypadku sposobu według wynalazku, przez regulację szybkości odprowadzania popiołu w obszarze częściowo zgazowanego materiału stałego powodowane jest jego zgęszczenie tak, że nie powstają żadne puste przestrzenie, w których może gromadzić się nadmiar czynnika zgazowującego powodujący spalanie stałego materiału zamiast jego zgazowania.

181 536

Wytworzony palny gaz może być w całości lub częściowo bez dalszej obróbki odprowadzany do umieszczonej pod urządzeniem zgazowującym w jednym zespole komory spalania o znanej konstrukcji, a powstające spaliny są wykorzystywane cieplnie. Korzystnie jednak gaz palny doprowadzany jest do urządzenia do wytwarzania energii elektrycznej. Ciepło resztkowe jest wykorzystywane cieplnie za pomocą kotła na ciepło odpadowe. Po odzyskaniu ciepła spaliny poddawane są oczyszczeniu, korzystnie w filtrze z aktywnym koksem, a następnie są poprzez komin odprowadza się je do atmosfery.

Według wynalazku urządzenie do wytwarzania palnego gazu przez zgazowanie produktów zawierających węgiel, a zwłaszcza w odpowiedni sposób kondycjonowanych lub przygotowanych materiałów odpadowych albo resztkowych, powietrzem lub mieszaniną gazową zawierającą powietrze lub tlen, jako czynnikiem powodującym zgazowanie w urządzeniu do zgazowywania, korzystnie w jednym zespole z komorą spalania, charakteryzuje się tym, że urządzenie do zgazowywania jest wyposażone w ukośnie usytuowany ruszt, który korzystnie jest wykonany jako ruszt schodkowy, który umożliwia doprowadzanie czynnika powodującego zgazowanie i jest przestawiany przez odpowiedni mechanizm ruchom przesunięcia. Umożliwia to celowe zagęszczanie częściowo zgazowanego materiału stałego przy równoczesnym odprowadzaniu popiołów.

Urządzenie do zgazowywania ma dwuwarstwowy wymiennik izolująco-chłodzący, którego warstwy są oddzielone przez perforowaną przegrodę, przy czym zewnętrzna warstwa izolująca ma wiele otworów do wprowadzania powietrza chłodzącego, a wewnętrzna warstwa chłodząca ma jeden lub wiele otworów do odprowadzania powietrza chłodzącego.

Szczególne znaczenie ma przy tym to, że zimny strumień gazu chłodzącego z reguły powodującego zgazowanie, najpierw chłodzi zewnętrzną ścianę systemu izolującochłodzącego, a następnie przechodzi przez perforowaną przegrodę i wokół całego wewnętrznego płaszcza urządzenia zgazowującego. Dzięki temu uzyskuje się równomierne intensywne chłodzenie wewnętrznego płaszcza urządzenia zgazowującego przy równoczesnym korzystnym podgrzewaniu czynnika powodującego zgazowanie.

Wynalazek został objaśniony bliżej w przykładzie jego wykonania pokazanym na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój boczny urządzenia.

Urządzenie do zgazowania według wynalazku ma ukośny ruszt 1, przy czym część czynnika powodującego zgazowanie doprowadza się do zgazowywanego materiału poprzez ten ruszt 1, w celu pełnego zgazowania resztek węgla znajdującego się jeszcze w popiele. Następna część czynnika powodującego zgazowanie doprowadzana jest do pieca zgazowania powyżej miejsca wsypywania materiału stałego i ma zasadniczo za zadanie wypłukiwanie produktów wytlewnych do strefy zgazowania, aby przez to doprowadzić do pełnego zgazowania. Główna ilość czynnika powodującego zgazowanie doprowadzana jest do urządzenia zgazowania z boku przez doprowadzenie 2. Przez zmianę szerokości bocznego doprowadzenia czynnika powodującego zgazowanie można określić wielkość strefy zgazowania i przez to wydajność zgazowćania. Przy kierunku przepływu materiału przeznaczonego do zgazowania od góry do dołu w dolnej części urządzenia zgazowania odbywa się przepływ przeciwprądowy, w górnej części przepływ współprądowy, a w środkowej części, czyli w głównej strefie zgazowania - przepływ poprzeczny. Palny gaz jest odprowadzany od strony przeciwległej do bocznego doprowadzenia 2, powyżej najwyższego stopnia skośnego rusztu 1 za pomocą odprowadzenia 3. Przez zgazowywanie z przepływem mieszanym według wynalazku osiąga się z jednej strony całkowite przetworzenie węgla zawartego w materiale przeznaczonym do zgazowania, a z drugiej strony pełne przetworzenie pierwotnie powstających produktów wytlewnych, tak że palny gaz jest pozbawiony zdolnych do skraplania się materiałów organicznych i smołowych.

Ukośny ruszt 1 jest według wynalazku wykonany jako ruszt schodkowy i jest podparty ruchomo jako ruszt przesuwny. Przez ruch przesuwania rusztu za pomocą odpowiedniego napędu 4, popioły mogą być wyprowadzane przez otwór wylotowy 5 i dostają się do komory zbierania popiołu. Dzięki oddzieleniu stref odprowadzenia palnego gazu i popiołu, palny gaz jest zasadniczo pozbawiony zawieszonych cząstek mineralnych i nie zawiera cząstek węgla.

181 536

Dalszą cechą wynalazku jest system izolująco-chlodzący wokół urządzenia do zgazowania. Powietrze chłodzące dostaje się najpierw do zewnętrznej izolującej warstwy 7, a stąd poprzez perforowaną ściankę pośrednią 8 przechodzi do wewnętrznej warstwy chłodzącej 9, gdzie następuje właściwe chłodzenie płaszcza 12 pieca do zgazowywania. Podgrzane powietrze opuszcza system izolująco-chłodzący poprzez odpływ 10 i jest wykorzystywane jako środek powodujący zgazowanie lub jako powietrze spalania.

Regulacja procesu zgazowania w urządzenie do zgazowania następuje, jak już opisano, przez określenie temperatury na wysokości urządzenia do zgazowania. Położenie strefy głównego zgazowania, w której jest maksymalna temperatura, jest regulowane przez ruch rusztu 1 powodujący odprowadzanie popiołu. Zależna od rodzaju materiału odpadowego lub resztkowego różna optymalna temperatura zgazowania jest regulowana przez wielkość i skład strumienia czynnika powodującego zgazowanie, a wydajność urządzenia do zgazowania reguluje się przez szerokość strefy zgazowania za pomocą wielu umieszczonych jedno nad drugim doprowadzeń 2.

Wytworzony palny gaz może być całkowicie lub częściowo doprowadzany bez dalszego przygotowania do umieszczonej w zespole konstrukcyjnym pod urządzeniem zgazowania komory spalania 11 o znanej konstrukcji, a powstające spaliny są wykorzystywane termicznie. Korzystnie jednak palny gaz jest doprowadzany do urządzenia do wytwarzania energii elektrycznej. Ciepło resztkowe jest wykorzystywane termicznie w kotle jako ciepło odpadowe. Po odzyskaniu ciepła spaliny poddawane są oczyszczaniu, a następnie są poprzez komin odprowadza się je do atmosfery.

Claims (4)

1. Sposób wytwarzania palnego gazu z materiałów stałych zawierających węgiel, które są w odpowiedni sposób kondycjonowane lub przygotowane, przez zgazowanie powietrzem lub gazową, mieszaniną zawierającą tlen w urządzeniu do zgazowania, do którego materiał stały do zgazowania doprowadza się od góry do dołu tak, że jego zgazowywanie następuje w zsypie zasadniczo w strefie nad rusztem, a czynnik zgazowujący doprowadza się mieszanym strumieniem od dołu poprzez ruszt i/lub od góry oraz z boku strefy zgazowania, a wytworzony gaz palny odprowadza się po przeciwległej stronie do doprowadzenia czynnika zgazowującego, którego główny strumień doprowadza się z boku do strefy zgazowania, a regulacja procesu zgazowania następuje w zależności od rozkładu temperatury w zsypie, znamienny tym, że pionowe położenie głównej strefy zgazowania reguluje się poprzez odprowadzanie popiołu z rusztu urządzenia do zgazowywania, a optymalną temperaturę zgazowania utrzymuje się poprzez regulację wielkości strumienia czynnika zgazowującego i mechaniczne zgęszczanie częściowo już zgazowanego materiału, przy czym wydajność urządzenia do zgazowywania reguluje się ustawianiem szerokości strefy zgazowania poprzez regulację doprowadzania czynnika zgazowującego i odprowadzanie popiołów.

2. Urządzenie do wytwarzania gazu palnego z materiałów stałych zawierających węgiel, zwłaszcza z materiałów odpadowych i resztkowych, które w odpowiedni sposób są kondycjonowane lub przygotowywane, mające komorę zgazowywania z górnym zasilaniem zgazowywanego materiału stałego i z rusztem, powyżej którego jest strefa zgazowywania, doprowadzenie zgazowującego czynnika umieszczone od dołu pod rusztem i/lub u góry oraz z boku, oraz odprowadzenie wytworzonego gazu umieszczone przeciwległe do doprowadzenia czynnika zgazowującego, znamienne tym, że w komorze do zgazowywania jest zamocowany ruchomo ukośny ruszt (1), który jest połączony z mechanizmem napędowym służącym do wprawiania rusztu w ruch wzdłużny, powodujący zagęszczenie zgazowanego już częściowo stałego materiału.

3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że ukośny ruszt (1) jest rusztem schodkowym.

4. Urządzenie według zastrz. 2 albo 3, znamienne tym, że w mieszczącej ukośny ruszt (1) komorze, zewnętrzna ściana ma wymiennik ciepła w postaci dwuwarstwowego wymiennika izolująco-chłodzącego, którego dwie warstwy są oddzielone od siebie przez perforowaną ścianę pośrednią (8), z której zewnętrznej strony jest warstwa izolująca (7), a od wewnątrz warstwa chłodząca (9), która jest połączona z doprowadzeniem (10) podgrzanego powietrza.

Wynalazek dotyczy sposobu i urządzenia do wytwarzania palnego gazu z produktów zawierających węgiel, zwłaszcza z odpowiednio kondycjonowanych lub przygotowanych materiałów odpadowych i resztkowych.