RU114461U1

RU114461U1 - PLANT FOR PROCESSING SOLID CARBON-CONTAINING MATERIALS IN FUEL GAS

Info

Publication number: RU114461U1
Application number: RU2011145877/05U
Authority: RU
Inventors: Игорь Викторович Веженков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ВЫМПЕЛ"
Priority date: 2011-11-14
Filing date: 2011-11-14
Publication date: 2012-03-27

Abstract

1. Установка для переработки твердых углеродсодержащих материалов в топливный газ, включающая загрузочный бункер и термохимический реактор, содержащий корпус, в котором размещены камера газификации с фурмами для подвода воздуха в зону газификации, колосниковая решетка, зольная камера, люк для розжига, газоотводные каналы и газоотборный патрубок, отличающаяся тем, что корпус термохимического реактора имеет прямоугольное сечение, и в нем выполнена перегородка из футеровочного материала, между которой и стенками корпуса образованы с одной стороны - газоотводные каналы и газосборная камера с газоотборным патрубком, а с другой стороны - камера газификации с фурмами, в которой размещены колосниковая решетка, зольная камера и люк для розжига, при этом фурмы расположены в наружной стенке камеры газификации над колосниковой решеткой тремя горизонтальными рядами, а в противоположной внутренней стенке камеры газификации на уровне среднего ряда фурм выполнены отверстия для выхода топливного газа в газоотводные каналы, причем газоотводные каналы имеют П-образную форму и сообщаются с расположенной над ними газосборной камерой. ! 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что загрузочный бункер и термохимический реактор размещены в контейнерах, снабженных элементами крепления для соединения контейнеров между собой при монтаже установки. 1. Installation for the processing of solid carbonaceous materials into fuel gas, including a feed hopper and a thermochemical reactor, containing a housing containing a gasification chamber with lances for supplying air to the gasification zone, a grate, an ash chamber, an ignition hatch, gas outlet channels and a gas sampling a nozzle, characterized in that the body of the thermochemical reactor has a rectangular cross section, and a partition is made in it of a lining material, between which and the walls of the body are formed on one side - gas outlet channels and a gas collection chamber with a gas sampling pipe, and on the other hand - a gasification chamber with lances , in which the grate, the ash chamber and the hatch for ignition are located, while the lances are located in the outer wall of the gasification chamber above the grate in three horizontal rows, and in the opposite inner wall of the gasification chamber at the level of the middle row of tuyeres there are holes for the fuel gas to exit into gas outlet channels, and the gas outlet channels are U-shaped and communicate with the gas collection chamber located above them. ! 2. An installation according to claim 1, characterized in that the feed hopper and the thermochemical reactor are placed in containers equipped with fastening elements for connecting containers to each other during installation of the installation.

Description

Полезная модель относится к области производства из твердого углеродсодержащего топлива горючих газов, используемых в газодизельных электроагрегатах.The utility model relates to the field of production from solid carbon-containing fuel of combustible gases used in gas-diesel power units.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату является газогенератор двухзонного типа по патенту РФ на полезную модель № 14432 (МПК: C10J 3/00, F23B 1/00, заявлено 29.02.2000г., опубликовано 27.07.2000г.), предназначенный для производства топливного газа из твердого углеродсодержащего материала (мелкокускового торфа). Указанная газогенераторная установка содержит корпус, шахту (камеру газификации), в которую загружается перерабатываемый материал и в нижней части которой происходит термохимическая реакция получения топливного газа, колосниковую решетку, зольную камеру, люк для розжига, фурмы для подвода воздуха в зону газификации и газоотборный патрубок. Подвод воздуха в зону газификации осуществляется расположенными над колосниковой решеткой боковыми фурмами, центральной фурмой, а также расположенным в зольной камере под колосниковой решеткой патрубком. Центральная фурма проходит через боковую поверхность корпуса и шахты во внутреннюю центральную часть шахты и снабжена насадкой, по всей поверхности которой выполнены отверстия, через которые вдувается воздух, Размещение воздушных потоков обеспечивает сочетание процессов газификации по обращенному типу (в зоне между центральной и боковыми фурмами) и по прямому типу (в зоне между патрубком в зольной камере и газоотборным патрубком).Closest to the proposed technical solution in terms of technical nature and the achieved result is a dual-zone type gas generator according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 14432 (IPC: C10J 3/00, F23B 1/00, claimed on 02.29.2000, published on 07.27.2000), Designed for the production of fuel gas from solid carbon-containing material (small-peat peat). The specified gas generator installation contains a housing, a shaft (gasification chamber) into which the processed material is loaded and in the lower part of which there is a thermochemical reaction to produce fuel gas, a grate, an ash chamber, an ignition hatch, tuyeres for supplying air to the gasification zone and a gas outlet. Air is supplied to the gasification zone by side tuyeres located above the grate, a central tuyere, and a pipe located in the ash chamber under the grate. The central tuyere passes through the lateral surface of the casing and the shaft to the inner central part of the shaft and is equipped with a nozzle over the entire surface of which holes are made through which air is blown. The placement of air flows provides a combination of gasification processes according to the inverse type (in the zone between the central and side tuyeres) and according to the direct type (in the area between the nozzle in the ash chamber and the gas outlet).

Недостатками указанного устройства является следующее.The disadvantages of this device is the following.

При цилиндрической форме камеры газификации мощность установки ограничена вследствие неравномерного распределения вдуваемого боковыми фурмами воздуха от периферии к центру. Недостающее для эффективного процесса газификации в центре камеры газификации количество воздуха подается от центральной фурмы. Однако, даже наличие центральной фурмы не позволит существенно увеличить мощность установки за счет увеличения диаметра камеры газификации, так как вновь возникнет неравномерность подачи воздуха. Размещение центральной фурмы внутри камеры газификации препятствует прохождению твердого топлива и вызывает необходимость производить шуровку. Подача воздуха снизу в зону газификации через колосниковую решетку снижает срок службы колосниковой решетки из-за значительного разогрева ее при обдувании воздухом и постоянного контакта с кислородом воздуха. Кроме того, с потоком воздуха снизу в полученный топливный газ попадают частички золы и газифицируемого материала. Недостатком указанного газогенератора является также то, что он работает только на мелкокусковом твердом углеродсодержащем материале с линейными размерами, не превышающими 50 мм, и не обеспечивает полноту газификации материала, влажность которого превышает 45%. Газогенератор является стационарным сооружением, в нем не предусмотрены конструктивные элементы для его транспортировки и установки на месте эксплуатации.With the cylindrical shape of the gasification chamber, the installation power is limited due to the uneven distribution of air blown by the side tuyeres from the periphery to the center. The amount of air that is missing for the efficient gasification process in the center of the gasification chamber is supplied from the central lance. However, even the presence of a central tuyere will not allow to significantly increase the installation capacity by increasing the diameter of the gasification chamber, since uneven air supply will again arise. Placing the central tuyere inside the gasification chamber prevents the passage of solid fuel and necessitates drilling. The air supply from below to the gasification zone through the grate reduces the service life of the grate due to its significant heating during blowing with air and constant contact with air oxygen. In addition, particles of ash and gasified material fall into the resulting fuel gas with a stream of air from below. The disadvantage of this gas generator is also that it works only on small-sized solid carbon-containing material with linear dimensions not exceeding 50 mm, and does not ensure gasification of the material, the moisture content of which exceeds 45%. The gas generator is a stationary structure, it does not provide structural elements for its transportation and installation at the place of operation.

Задачей заявляемой полезной модели является разработка такого конструктивного решения установки для переработки твердых углеродсодержащих материалов в топливный газ, которое обеспечило бы равномерную продувку всего объема камеры газификации, возможность работы с твердым материалом широкого фракционного состава, с широким диапазоном линейных размеров, различного морфологического состава и с повышенной влажностью. Кроме того, задачей предлагаемого технического решения является обеспечение возможности транспортировки элементов установки любым видом транспорта и монтажа установки в заданном месте эксплуатации без предварительной трудоемкой подготовки монтажной площадки.The objective of the claimed utility model is the development of such a constructive solution for the processing of solid carbon-containing materials into fuel gas, which would ensure uniform purging of the entire volume of the gasification chamber, the ability to work with solid material with a wide fractional composition, with a wide range of linear sizes, different morphological composition and with increased humidity. In addition, the objective of the proposed technical solution is to provide the possibility of transporting the installation elements by any means of transport and installing the installation in a given place of operation without the preliminary laborious preparation of the installation site.

Поставленная задача решается тем, что в установке для переработки твердых углеродсодержащих материалов в топливный газ, включающей загрузочный бункер и термохимический реактор, содержащий корпус, в котором размещены камера газификации с фурмами для подвода воздуха в зону газификации, колосниковая решетка, зольная камера, люк для розжига, газоотводные каналы и газоотборный патрубок, корпус термохимического реактора имеет прямоугольное сечение и в нем выполнена перегородка из футеровочного материала, между которой и стенками корпуса образованы с одной стороны - газоотводные каналы и газосборная камера с газоотборным патрубком, а с другой стороны - камера газификации с фурмами, в которой размещены колосниковая решетка, зольная камера, и люк для розжига, при этом фурмы расположены в наружной стенке камеры газификации над колосниковой решеткой тремя горизонтальными рядами, а в противоположной внутренней стенке камеры газификации на уровне среднего ряда фурм выполнены отверстия для выхода топливного газа в газоотводные каналы, причем газоотводные каналы имеют П-образную форму и сообщаются с расположенной над ними газосборной камерой. Поставленная задача решается также тем, что загрузочный бункер и термохимический реактор размещены в контейнерах, снабженных элементами крепления для соединения контейнеров между собой при монтаже установки.The problem is solved in that in the installation for processing solid carbon-containing materials into fuel gas, including a loading hopper and a thermochemical reactor containing a housing in which there is a gasification chamber with tuyeres for supplying air to the gasification zone, a grate, an ash chamber, an ignition hatch , gas channels and a gas outlet pipe, the thermochemical reactor casing has a rectangular cross-section and a partition is made of a lining material in it, between which and the walls of the casing are on the one hand, there are gas exhaust channels and a gas collection chamber with a gas outlet pipe, and on the other hand, a gasification chamber with tuyeres, in which a grate, an ash chamber, and an ignition hatch are placed, while the tuyeres are located in the outer wall of the gasification chamber above the grate three horizontal rows, and in the opposite inner wall of the gasification chamber at the level of the middle row of tuyeres, holes are made for the exit of fuel gas into the gas outlet channels, and the gas outlet channels are U-shaped form and communicate with the gas collection chamber located above them. The problem is also solved by the fact that the loading hopper and the thermochemical reactor are placed in containers equipped with fasteners for connecting containers to each other during installation.

Выполнение камеры газификации прямоугольной формы и равномерное расположение фурм в ее наружной стенке обеспечивает равномерную продувку всего объема камеры газификации. Прямоугольная форма камеры газификации также обеспечивает возможность работы на широком фракционном составе твердых углеродсодержащих материалов. Возможно использование длиномерных фрагментов твердых углеродсодержащих материалов с линейными размерами, ограниченными размерами загрузочного люка и камеры газификации. Размещение фурм над колосниковой решеткой уменьшает унос твердых частиц золы и газифицируемого материала с потоком топливного газа и увеличивает срок службы колосниковой решетки. Размещение фурм тремя горизонтальными рядами и расположение выходных отверстий топливного газа из камеры газификации на уровне среднего ряда фурм обеспечивает многозонный процесс газификации, сочетающий прямой, обращенный и поперечный типы газификации. Это позволяет значительно повысить полноту газификации твердых углеродсодержащих материалов. Выполнение газоотводных каналов П-образной формы обеспечивает вывод из потока топливного газа мелких твердых частиц газифицируемого материала и золы.The execution of the rectangular gasification chamber and the uniform arrangement of the tuyeres in its outer wall ensures uniform purging of the entire volume of the gasification chamber. The rectangular shape of the gasification chamber also provides the ability to work on a wide fractional composition of solid carbon-containing materials. It is possible to use lengthy fragments of solid carbon-containing materials with linear dimensions limited by the dimensions of the loading hatch and gasification chamber. The placement of tuyeres above the grate reduces the entrainment of solid particles of ash and gasified material with the flow of fuel gas and increases the service life of the grate. The placement of the tuyeres in three horizontal rows and the location of the fuel gas outlet holes from the gasification chamber at the level of the middle row of tuyeres provides a multi-zone gasification process combining the direct, reversed and transverse types of gasification. This can significantly increase the completeness of gasification of solid carbon-containing materials. The implementation of the U-shaped gas outlet channels ensures the removal of small solid particles of gasified material and ash from the fuel gas stream.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, на которых схематически показано; на фиг.1 - установка для переработки твердых углеродсодержащих материалов в топливный газ; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.The essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings, which are schematically shown; figure 1 - installation for processing solid carbonaceous materials into fuel gas; figure 2 is a section aa in figure 1.

Установка для переработки твердых углеродсодержащих материалов в топливный газ включает загрузочный бункер 1 с крышкой 2 и термохимический реактор 3. Загрузочный бункер 1 имеет трапецеидальное сечение с большим основанием внизу для предотвращения зависания загружаемого материала на стенках бункера. Загрузочный бункер 1 помещен в контейнер 4 со стандартными размерами рам 5 и стандартными элементами крепления (не показаны). Термохимический реактор 3 содержит газоплотный металлический корпус 6 прямоугольного сечения с двойными стенками, между которыми расположен теплоизолирующий слой 7. Корпус 6 футерован изнутри огнеупорным материалом 8 и помещен в контейнер 9 со стандартными размерами рам и стандартными элементами крепления (не показаны); Внутри корпуса 6 расположена перегородка 10 из футеровочного материала, между которой и стенками корпуса 6 образованы с одной стороны камера 11 газификации, а с другой стороны - газоотводные каналы 12 и газосборная камера 13 с газоотборным патрубком 14. В нижней части камеры 11 газификации расположены люк 15 для розжига, колосниковая решетка 16 и зольная камера 17. Элементы колосниковой решетки выполнены из рельсового профиля, расположенного головкой рельса вниз, что обеспечивает отвод тепла от находящейся в зоне горения полки рельса и увеличивает долговечность решетки. Над колосниковой решеткой 16 в наружной стенке камеры 11 газификации расположены три горизонтальных ряда фурм 18, 19 и 20 для подвода воздуха в зону газификации. На противоположной внутренней стенке камеры 11 газификации на уровне среднего ряда фурм 19 выполнены отверстия 21 для выхода топливного газа в газоотводные каналы 12. Газоотводные каналы 12 имеют П-образную форму, выполнены из высокотемпературного футеровочного материала и сообщаются с расположенной над ними газосборной камерой 13 с газоотборным патрубком 14. На месте эксплуатации контейнер 4 с загрузочным бункером 1 устанавливают на контейнер 9 термохимического реактора 3 и соединяют контейнеры стандартными элементами крепления с соблюдением газоплотности стыка между загрузочным бункером 1 и загрузочным отверстием камеры 11 газификации. С торца к собранной установке вертикально крепят блок подъема кассет с перерабатываемым материалом (не показан). Блок газоочистки (не показан) располагают сбоку от реактора и связывают с ним коммуникациями для подачи воздуха и отвода газа. Все комплектующие установку блоки могут размещаться в контейнерах.The installation for processing solid carbon-containing materials into fuel gas includes a feed hopper 1 with a lid 2 and a thermochemical reactor 3. The feed hopper 1 has a trapezoidal section with a large base at the bottom to prevent the feed material from hanging on the walls of the hopper. The loading hopper 1 is placed in a container 4 with standard sizes of frames 5 and standard fastening elements (not shown). The thermochemical reactor 3 comprises a gas-tight metal case 6 of rectangular cross section with double walls, between which a heat-insulating layer 7 is located. Case 6 is lined with refractory material 8 from the inside and placed in a container 9 with standard frame sizes and standard fastening elements (not shown); Inside the housing 6 there is a partition 10 made of lining material, between which the walls of the gasification chamber 11 are formed on the one side and the gasification chamber 11 on the one hand, and the gas exhaust channels 12 and the gas collection chamber 13 with the gas outlet pipe 14 are formed on the other side. A hatch 15 is located at the bottom of the gasification chamber 11 for ignition, grate 16 and ash chamber 17. Elements of the grate are made of a rail profile located with the rail head down, which provides heat removal from the rail shelf located in the combustion zone and increases grate durability. Above the grate 16 in the outer wall of the gasification chamber 11, there are three horizontal rows of tuyeres 18, 19 and 20 for supplying air to the gasification zone. On the opposite inner wall of the gasification chamber 11 at the level of the middle row of tuyeres, openings 21 are made for the exit of fuel gas into the exhaust ducts 12. The exhaust ducts 12 are U-shaped, made of high temperature lining material and communicate with the gas collection chamber 13 located above them with a gas branch pipe 14. At the place of operation, the container 4 with the loading hopper 1 is installed on the container 9 of the thermochemical reactor 3 and the containers are connected with standard fastening elements in compliance m gas tightness of the junction between the hopper 1 and the feed opening 11 of the gasification chamber. From the end to the assembled installation vertically fasten the lifting unit of the cassettes with the processed material (not shown). The gas purification unit (not shown) is located on the side of the reactor and connected to it by communications for supplying air and venting gas. All units that complete the installation can be placed in containers.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

Твердый углеродсодержащий материал загружают через загрузочный бункер 1 в камеру газификации и поджигают одним из известных способов через люк, 15 для розжига. Материал, постепенно нагреваясь, сохнет и подвергается термическому разложению. В зоне над колосниковой решеткой 16 между нижним рядом фурм 20 и средним рядом фурм 19 газификация идет по прямому типу. В зоне между верхним рядом фурм 18 и средним рядом фурм 19 газификация идет по обращенному типу. А в зоне среднего ряда фурм 19 и выходного отверстия 21 идет процесс газификации поперечного типа. При этом обеспечивается возможность управления дутьем в каждой газификационной зоне в зависимости от состава газифицируемого материала и его влажности. Многозонный процесс газификации позволяет значительно повысить полноту газификации твердых углеродсодержащих материалов широкого морфологического состава с влажностью до 60%. Полученный топливный газ через отверстия 21, выходит в П-образные газоотводные каналы 12, опускается между вертикальными полками этих каналов, огибает их снизу и, меняя направление, поднимается вверх в газосборную камеру 13. При этом из потока газа выводятся мелкие твердые частицы золы и неразложившиеся частицы материала.The solid carbon-containing material is loaded through the feed hopper 1 into the gasification chamber and ignited by one of the known methods through the hatch, 15 for ignition. The material, gradually heating up, dries and undergoes thermal decomposition. In the area above the grate 16 between the lower row of tuyeres 20 and the middle row of tuyeres 19, gasification proceeds in a straightforward manner. In the zone between the upper row of tuyeres 18 and the middle row of tuyeres 19, gasification proceeds according to the inverted type. And in the middle row of tuyeres 19 and outlet 21, a transverse gasification process is ongoing. At the same time, it is possible to control the blast in each gasification zone, depending on the composition of the gasified material and its moisture. The multi-zone gasification process can significantly increase the completeness of gasification of solid carbon-containing materials with a wide morphological composition with humidity up to 60%. The resulting fuel gas through the holes 21, enters the U-shaped gas outlet channels 12, falls between the vertical shelves of these channels, bends around them from the bottom and, changing direction, rises up into the gas collection chamber 13. Small solid ash particles and undecomposed are removed from the gas stream particles of material.

Предлагаемое конструктивное решение установки дозволяет увеличить ее мощность за счет увеличения длины камеры газификации без снижения качества продувки объема камеры газификации.The proposed constructive solution of the installation allows to increase its power by increasing the length of the gasification chamber without reducing the quality of the purge volume of the gasification chamber.

Контейнерное исполнение загрузочного бункера и термохимического реактора и использование стандартных размеров рам контейнеров с соответствующими стандартными элементами крепления позволяет транспортировать узлы любым видом транспорта и облегчает монтаж установки. При этом не требуется создания специальных фундаментов и помещений.The container design of the loading hopper and the thermochemical reactor and the use of standard sizes of container frames with the corresponding standard fastening elements allows the nodes to be transported by any type of transport and facilitates installation. It does not require the creation of special foundations and premises.

Claims

1. Installation for processing solid carbon-containing materials into fuel gas, including a loading hopper and a thermochemical reactor containing a housing in which there is a gasification chamber with tuyeres for supplying air to the gasification zone, a grate, an ash chamber, an ignition hatch, exhaust channels and a gas outlet pipe, characterized in that the thermochemical reactor vessel has a rectangular cross-section, and a partition is made of a lining material in it, between which and the walls of the vessel are formed with one on the one hand, gas exhaust channels and a gas collection chamber with a gas outlet pipe, and on the other hand, a gasification chamber with tuyeres, in which a grate, an ash chamber and an ignition hatch are placed, while the tuyeres are located in the outer wall of the gasification chamber above the grate, in three horizontal rows and in the opposite inner wall of the gasification chamber at the level of the middle row of tuyeres, holes are made for the exit of fuel gas into the gas outlet channels, and the gas outlet channels are U-shaped and inform camping with them above the gas collection chamber.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the loading hopper and thermochemical reactor are placed in containers equipped with fasteners for connecting containers to each other during installation of the installation.