PL214837B1 - Generator gazu - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest generator służący do przetwarzania produktów palnych na gaz generatorowy oraz energie cieplną i elektryczną.

Znane jest z rosyjskiego wzoru użytkowego Ru 45013 urządzenie generatora gazu zawierające gazogenerator wraz z kominem odprowadzania gazów dymnych i generatorowych, związanych z kotłem-utylizatorem oraz umieszczoną w nim chłodnicą - filtrem początkowym. Wyjście kotła utylizatora połączone jest poprzez zawór szybkoodcinający z dmuchawą, poprzez filtr dokładnego oczyszczania z urządzeniem odbiorczym. Po załadunku paliwa do generatora gazu rozpoczyna się jego rozpalanie przy otwartym kominie, po czym zamykana jest jego klapa. Gaz generatorowy, wytwarzany w generatorze zostaje przepuszczony przez chłodnicę - filtr początkowy, podczas czego oddaje część ciepła do wody, krążącej w kotle i uwalnia się od większych domieszek mechanicznych przyniesionych z generatora gazu. Schłodzony i częściowo oczyszczony gaz poprzez zawór szybkoodcinający oraz dmuchawę zostaje poddany dokładnemu oczyszczeniu, po którym skrapla się do urządzenia odbiorczego. Proces gazogeneracji jest kontrolowany przy pomocy manometrów, termometrów i analizatora gazów. Otrzymany gaz może być wykorzystywany przy zasilaniu elektrowni gazowych. Jednak proces ten nie zapewnia otrzymywania gazu generatorowego o wymaganych parametrach oraz nie daje możliwości regulacji parametrów w trakcie pracy urządzenia.

Z francuskiego patentu FR nr 2280820 znane jest urządzenie zawierające generator gazu wraz ze zbiornikiem do załadunku surowca oraz popielnikiem, na nie spalone odpady. W korpusie znajduje się palenisko z rusztem. Wyjście gazowe generatora gazu przez wymiennik ciepła związane jest z urządzeniem oczyszczającym gaz generatorowy, które poprzez wentylator związane jest mieszarką, gdzie otrzymany gaz zostaje zmieszany z frakcją silnikową. Otrzymana mieszanka zostaje umieszczona w gazowym silniku wysokoprężnym, związanym z generatorem elektrycznym. Urządzenie to cechuje się znacznymi stratami paliwa generatora gazu na skutek jego niezupełnego spalania i usuwania wraz z odpadami paleniskowymi, jak również przez ograniczone możliwości regulacji składu otrzymanego gazu generatorowego.

Generator gazu według wynalazku wyposażony jest w komorę gazyfikacji z rusztem, urządzenie dostarczające paliwo i usuwające jego odpady paleniskowe, system dostarczający substancje utleniające, wentylator i wymiennik ciepła, jak również system odprowadzania gazu generatorowego.

Istota wynalazku polega na tym, że generator ma komorę gazyfikacji podzieloną na dwie części za pomocą pionowej przegrody z których jedna związana jest z wyjściem urządzenia podającego paliwo, natomiast w drugiej umieszczony jest ruszt wraz ze znajdującym się pod nim zbiornikiem na paleniskowe odpady paliwa, połączonym z wejściem urządzenia usuwającego odpady paleniskowe, przy czym urządzenie usuwające odpady paleniskowe połączone jest kanałem, wyposażonym w element zaporowy, z urządzeniem dostarczającym paliwo, natomiast system dostarczający substancje utleniającą zawiera związany z wentylatorem wymiennik ciepła, który poprzez rurociąg związany jest z dyszami, dostarczającymi substancje utleniającą do urządzenia dostarczającego paliwo do komory gazyfikacji, pod ruszt oraz do strefy pracy komory gazyfikacji. System wydawania gazu generatorowego zawiera związane z rurociągiem odprowadzającym i wyposażone w elementy zaporowe nasadki, z których jedna umieszczona jest pod rusztem a druga w górnej części generatora gazu, przy czym rurociąg odprowadzający ma możliwość połączenia się poprzez wymiennik ciepła z elementem odbiorczym generatora gazu lub ze zbiornikiem kumulacyjnym. Zawiera listwę przegarniającą paliwo na ruszcie wyposażoną w mechanizm mieszania zwrotnego. W systemie odprowadzania gazu generatorowego ma umieszczony blok katalizy gazu. Na korpusie ma zamocowany plazmotron lub generator strumieni o wysokiej częstotliwości.

Ma obwód z rur, zbiorniki i pompy do ochładzania wodą listwy przegarniającej paliwo.

Obniżenie strat na przygotowanie paliwa zapewnione jest przez jego transport przenośnikiem ślimakowym, dopuszczającym granulometryczny skład paliwa od 0-30 mm. Taka rozpiętość wielkości nie wymaga specjalnego rozdrabniania lub mielenia paliwa. W konstrukcji generatora został przewidziany kanał łączący urządzenie usuwające odpady paleniskowe z urządzenia dostarczania paliwa, odpady paleniskowe oddają ciepło paliwu i osuszają je. Obniża to straty ciepła i usuwa konieczność dokładnego osuszania paliwa przed procesem gazyfikacji, na przykład do wilgotności 5-6% natomiast daje możliwość wykorzystania paliwa o wilgotności do 30% co obniża straty na przygotowanie paliwa. Konstrukcja urządzenia generatora gazu przewiduje ciągły tryb pracy, co determinuje stały ruch paliwa w komorze gazyfikacji, jak również przewidziane zostało jednoczesne dostarczanie substancji utleniaPL 214 837 B1 jącej do urządzenia podawania paliwa pod warstwę paliwa w komorze gazyfikacji, pod ruszt. W efekcie znacznie zwiększona jest intensywność procesu gazyfikacji i odpowiednio moc jednostkowa generatora gazu.

W związku z tym, że napędy obiegu przenośników dostarczających paliwo do generatora gazu i usuwających odpady paleniskowe wyposażone są w regulatory częstotliwości, zapewniona zostaje odpowiednia regulacja wydajności przenośników poprzez zmianę prędkości obrotu ich elementów roboczych. Regulacja napędu wentylatora zwiększa możliwość wydajnego sterowania procesem gazyfikacji. Fakt istnienia kanału przepuszczającego usuwane pozostałości paleniskowe do komory gazyfikacji w celu pełniejszego obniżenia w odpadach paleniskowych węgla nie poddanego reakcji zwiększa jego wykorzystanie.

Sterowanie pracą urządzenia generatora gazu odbywa się automatycznie przy pomocy zaprogramowanego nastawnika, systemu czujników oraz mechanizmów napędzających z regulacją częstotliwości.

Generator gazu został przedstawiony w przykładach wykonania na rysunkach przedstawiających jego schemat fig. 1 układ podstawowy i fig. 2 układ z dodatkowym wyposażeniem.

W korpusie generatora gazu znajduje się komora gazyfikacji 2, wyłożona materiałem izolacyjnym 3. Komora gazyfikacji ma ruszt 4.

W celu dostarczenia paliwa do generatora gazu 1 służy urządzenie, zawierające umieszczony w korpusie przenośnik 5 z napędem o regulowanej częstotliwości obrotów oraz zbiornik wstępny 6 na paliwo, związany z urządzeniem dostarczającym paliwo. Do usuwania odpadów paleniskowych z generatora gazu wykorzystywane jest urządzenie usuwające, zawierające umieszczony w korpusie przenośnik 7 z napędem o regulowanej częstotliwości obrotów. Wnętrza korpusów urządzeń w których zainstalowane są przenośniki 5 i 7 powiązane są kanałem 8 przepuszczającym odpady paleniskowe z przenośnika 7 na przenośnik 5.

Urządzenie zawiera system dostarczający substancje utleniające (powietrze) w postaci dysz 9a, 9b, 9c, 9d pod ruszt oraz w strefę pracy komory gazyfikacji, jak również do wnętrza urządzenia dostarczającego paliwo. System zawiera także wentylator 10 tłoczący substancje utleniającą do wymiennika ciepła 11 i dalej do komory gazyfikacji i urządzenia dostarczającego paliwo. Wentylator w yposażony jest w napęd o regulowanej częstotliwości obrotów.

Komora gazyfikacji ma pionową przegrodę 12 która ją dzieli na dwie części, z których jedna wyposażona jest w ruszt 4. System wydawania gazu generatorowego zawiera umieszczoną na korpusie w jego dolnej części i wyposażoną w element blokujący nasadkę 13 wydawania gazu generatorowego oraz umieszczoną w górnej części i wyposażoną w element zaporowy nasadkę 14 wydawania gazu generatora. Nasadki 13 i 14 połączone są rurociągiem odprowadzającym 15, który dzięki wymiennikowi ciepła 11 ma możliwość połączenia z elementem odbiorczym (na przykład z paleniskiem kotła) lub z naczyniem zbiorczym. Rozpalanie generatora gazu odbywa się przy pomocy palnika 16. Napęd przenośników o regulowanej częstotliwości 17 a zbiornik na odpady paleniskowe 18 i popiół 19. Na korpusie przenośnika 5 znajduje się wyposażona w element zaworowy nasadka 20 usuwająca parę. W dolnej części generatora gazu znajduje się nasadka 21 dostarczająca parę pod ruszt 4. Wnętrze generatora gazu związane jest z kanałem 22 dostarczającym gazy rozpadu termicznego z przenośników 5.

Urządzenie generatora gazu jest wyposażone w chłodzoną wodą listwę przegarniającą 23, z napędem mieszania zwrotnego. W skład urządzenia wchodzi blok 24 katalizy otrzymanego gazu generatorowego umieszczony przy wejściu do nasadki 14 jak również plazmotron lub generator strumieni 25 o wysokiej częstotliwości umieszczone na korpusie generatora gazu.

Działanie urządzenia.

Ze zbiornika 6 paliwo przy pomocy przenośnika 5 dostarczane jest do komory gazyfikacji 2, następnie włączony zostaje wentylator 10 i do dysz 9a, 9b, 9c, 9d rurociągiem przez wymiennik ciepła 11 dostarczane zostaje powietrze. Zostaje włączony palnik 16 gazowy który inicjuje rozpalenie paliwa w komorze gazyfikacji. Przy czym albo nasadka dolna 13 albo górna 14, albo obie nasadki zostają otwarte. Kanał 8 zostaje zamknięty. W miarę przedostawania się paliwa do komory gazyfikacji i jego jednoczesnym wygazowywaniu w wyniku wyrzucania go przy pomocy przenośnika 5, paliwo przemieszcza się kierunku rusztu 4. Paliwo, które przeszło gazyfikację, będąc w ciągłym ruchu dochodzi do rusztu i w postaci odpadów paleniskowych, których cząsteczki mają mniejsze rozmiary niż cząstki paliwa przechodzi przez ruszt do zbiornika 18 na odpady paleniskowe, skąd jest transportowane przy pomocy przenośnika 7 do zbiornika 19 na popiół. Jeżeli w odpadach paleniskowych znajduje się duża ilość nie wypalonego węgla, to otwarty zostaje element zaporowy kanału 8 i odpady paleniskowe zostają umieszczone na przenośniku 5, na którym razem z paliwem dostarczane są do komory gazyfika4

PL 214 837 B1 cji w celu pełniejszego dopalenia. Kanał 8 zostaje otwarty także w przypadku paliwa o podwyższonej wilgotności. W tym przypadku paleniskowe odpady palne zmieszane zostają z paliwem, co zapewnia ich wysuszenie i częściowo również rozpad termiczny. Przy czym para z osuszonego paliwa może być usunięta przez kanał 20 rurociągu do kanału 21 pod ruszt, natomiast gazy z częściowego rozpadu termicznego paliwa doprowadzane są przez kanał 22 do komory gazyfikacji zwiększając ilość komponentów palnych w gazie generatorowym.

Na rurociągu 15 zainstalowane są czujniki składu i temperatury gazu generatorowego, zaprogramowany zgodnie z ich sygnałami sterownik w systemie sterowania zapewnia dzięki napędowi o regulowanej częstotliwości optymalną wydajność pracy przenośników 5, 7 i wentylatora 10, co pozwala na utrzymanie optymalnego składu i temperatury otrzymywanego gazu generatorowego. Gaz posiada wysoką temperaturę i przechodząc przez wymiennik ciepła 11 podgrzewa powietrze znajdujące się w wymienniku ciepła 11 za pomocą wentylatora 10. Przy wypuszczaniu gazu generatorowego tylko przez nasadkę 14 górną gaz zawiera więcej substancji smolistych. Przy wypuszczaniu gazu generatorowego tylko przez nasadkę 13 dolną gaz będzie zawierał mniej skondensowanych substancji smolistych. Przy wypuszczaniu z obu nasadek będzie posiadać skład pośredni. Regulując odbiór gazu można wpływać na jego skład i temperaturę.

Odpady paleniskowe pewnych gatunków paliwa przy określonych temperaturach mają tendencję do zapiekania się w kawałki, które nie mogą przejść przez ruszt 4 do zbiornika 18 na odpady paleniskowe. W takim przypadku zostaje włączona do pracy schładzana wodą listwa 23 przegarniająca, która porusza zapieczone kawałki odpadów paleniskowych i zapewnia ich przejście przez ruszt. W celu zwiększenia ilości palnych komponentów w gazie generatorowym, zostaje włączony blok 24 katalizy gazu, natomiast w przypadku konieczności zwiększenia intensywności procesu gazyfikacji zostają wprowadzone w tryb pracy plazmotrony 25 lub generatory strumieni częstotliwości.

Claims (5)

1. Generator gazu wyposażony w komorę gazyfikacji z rusztem, urządzenie dostarczające paliwo i usuwające jego odpady paleniskowe, system dostarczający substancje utleniające, wentylator i wymiennik ciepła, jak również system odprowadzania gazu generatorowego, znamienny tym, że ma komorę 2 gazyfikacji podzieloną na dwie części za pomocą pionowej przegrody 12 z których jedna związana jest z wyjściem urządzenia 5 podającego paliwo, natomiast w drugiej umieszczony jest ruszt 4 wraz ze znajdującym się pod nim zbiornikiem 18 na paleniskowe odpady paliwa, połączonym z wejściem urządzenia 7 usuwającego odpady paleniskowe, przy czym urządzenie 7 usuwające odpady paleniskowe połączone jest kanałem 8, wyposażonym w element zaporowy, z urządzeniem 5 dostarczającym paliwo, natomiast system dostarczający substancje utleniającą zawiera związany z wentylatorem 10 wymiennik ciepła 11, który poprzez rurociąg związany jest z dyszami 9a, 9b, 9c, 9d, dostarczającymi substancje utleniającą do urządzenia 5 dostarczającego paliwo do komory 2 gazyfikacji, pod ruszt 4 oraz do strefy pracy komory gazyfikacji, zaś system wydawania gazu generatorowego zawiera związane z rurociągiem odprowadzającym i wyposażone w elementy zaporowe nasadki 13, 14, z których jedna umieszczona jest pod rusztem 4 a druga w górnej części generatora 1 gazu, przy czym rurociąg odprowadzający ma możliwość połączenia się poprzez wymiennik ciepła 11 z elementem odbiorczym generatora gazu lub ze zbiornikiem kumulacyjnym.

2. Generator według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera listwę 23 przegarniającą paliwo na ruszcie 4 wyposażoną w mechanizm mieszania zwrotnego.

3. Generator według zastrz. 1, znamienny tym, że w systemie odprowadzania gazu generatorowego ma umieszczony blok 24 katalizy gazu.

4. Generator według zastrz. 1, znamienny tym, że na korpusie ma zamocowany plazmotron 25 lub generator strumieni o wysokiej częstotliwości.

5. Generator według zastrz. 1, znamienny tym, że ma obwód z rur zbiorniki i pompy do ochładzania wodą listwy 23 przegarniającej paliwo.