RU149820U1

RU149820U1 - GAS GENERATOR PLANT FOR THE PROCESSING OF CONDENSED ORGANIC FUEL

Info

Publication number: RU149820U1
Application number: RU2014120028/03U
Authority: RU
Inventors: Александр Викторович Ходос; Олег Николаевич Крысанов
Original assignee: Александр Викторович Ходос; Олег Николаевич Крысанов
Priority date: 2014-05-20
Filing date: 2014-05-20
Publication date: 2015-01-20

Abstract

1. Газогенератор для переработки конденсированного органического топлива, связанный в верхней части с загрузочным устройством топлива, устройством подачи инерта и устройством выпуска синтез-газа и в нижней части - с зоной накопления и вывода твёрдых продуктов переработки топлива и устройством подачи газифицирующего агента, отличающийся тем, что внутри газогенератора установлены с возможностью вращения два газопроницаемых шнека и электроды, посылающие электрические импульсы на один из указанных шнеков, а снаружи газогенератора расположено устройство создания электромагнитного поля, образующее совместно с указанными электродами перекрестные магнитные и электрические поля внутри газогенератора для обеспечения совместно с движущимися шнеками стабилизации процесса горения в плотном слое продуктов горения.2. Газогенератор по п. 1, отличающийся тем, что устройство создания электромагнитного поля представляет собой индуктор.3. Газогенератор по п. 1, отличающийся тем, что указанные шнеки расположены друг напротив друга с обеспечением независимого движения.4. Газогенератор по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен устройствами подачи воды и углекислого газа, размещенными на шнеках.1. A gas generator for processing condensed fossil fuels associated in the upper part with a fuel loading device, an inert supply device and a synthesis gas discharge device and in the lower part with an accumulation and output zone of solid fuel processing products and a gasifying agent supply device, characterized in that two gas-permeable screws and electrodes are installed inside the gas generator to rotate, sending electric impulses to one of these screws, and outside the gas generator, A device for creating an electromagnetic field was created, which, together with the indicated electrodes, forms cross magnetic and electric fields inside the gas generator to ensure, together with the moving screws, stabilize the combustion process in a dense layer of combustion products. 2. The gas generator according to claim 1, characterized in that the device for creating an electromagnetic field is an inductor. The gas generator according to claim 1, characterized in that said screws are located opposite each other with independent movement. The gas generator according to claim 1, characterized in that it is equipped with water and carbon dioxide supply devices located on the screws.

Description

Настоящая полезная модель относится к установке для переработки конденсированных топлив с получением высококалорийных газов, таких как, метан или водород, путем газификации и пиролиза горючих составляющих топлива в плотном слое с дальнейшей конверсией газов в метан и водород. Данная полезная модель, преимущественно, предназначена для переработки низкокалорийных топлив, в том числе твердых бытовых отходов (ТБО), биомассы, замазученных грунтов в высококалорийное газообразное топливо.This utility model relates to a plant for the processing of condensed fuels to produce high-calorie gases, such as methane or hydrogen, by gasification and pyrolysis of combustible fuel components in a dense layer with further conversion of gases to methane and hydrogen. This utility model is mainly intended for the processing of low-calorie fuels, including municipal solid waste (MSW), biomass, contaminated soils into high-calorie gaseous fuels.

В настоящее время улучшение процесса указанной переработки отходов является чрезвычайно актуальной задачей, поскольку существующие методы экологически и экономически не эффективны и часто бывают неприемлемыми. В то же время, назрела необходимость в использовании таких технологий, которые бы обеспечивали газификацию конденсированных топлив в высококалорийные газы с обеспечением экологической чистоты газовых выбросов и с возможностью использования прогрессивных методов выработки энергии, например, с помощью электрохимических ячеек и газопоршневых двигателей.At present, improving the process of this waste processing is an extremely urgent task, since existing methods are environmentally and economically inefficient and often unacceptable. At the same time, the need has ripened for the use of technologies that would ensure the gasification of condensed fuels into high-calorie gases, ensuring the ecological purity of gas emissions and with the possibility of using advanced methods of energy production, for example, using electrochemical cells and gas reciprocating engines.

Существует ряд методов газификации низкокалорийных слоев топлив в газогенераторах для получения синтез - газа противотоком движения топлива и окислительного газа в печах шахтного типа (см. например, патенты РФ №№2079051 от 23.06.94, 2437030 от 25.03.10; или заявка PCT/IB03/03980 от 17.09.03). Получение, в частности, метана описано, например, в заявке на изобретение РФ №2011153039 от 26.12.11. Как правило, газификация конденсированных топлив происходит следующим образом: Окислитель, например, воздух с парами воды и углекислого газа поступает в зону горения и взаимодействует с углеродом кокса, при этом развивается температура от 850 до 1650°C. Предварительно окислитель проходит через слой шлака, при этом шлак охлаждается, а окислитель соответственно нагревается. Нагретый окислитель вступает в химическую реакцию с коксом, при этом окислитель расходуется, образуя высокотемпературные газы (продукты горения), как правило, пары воды и углекислого газа. Продукты горения поступают в следующий слой, называемый зоной восстановления, где вступают в химическую реакцию с подаваемым в систему топливом (например, ТБО), образуя горючие газы. Химическая реакция восстановления является эндотермической, и газы частично охлаждаются. Поступая в следующий слой, условно называемый зоной пиролиза, газ охлаждается до температуры 300-400°C и при этом обогащается летучими продуктами пиролиза. Далее горючий газ проходит через следующий слой, условно называемый зоной сушки, где он обогащается парами воды и подсушивает слой поступающего топлива, и после чего выводится из газогенератора.There are a number of methods for gasification of low-calorie layers of fuels in gas generators to produce synthesis gas in a countercurrent flow of fuel and oxidizing gas in shaft-type furnaces (see, for example, RF patents Nos. 2079051 from 06.23.94, 2437030 from 03.25.10; or PCT / IB03 / 03980 from 09.17.03). Obtaining, in particular, methane is described, for example, in the application for the invention of the Russian Federation No.20151539 dated 12/26/11. Typically, gasification of condensed fuels occurs as follows: An oxidizing agent, for example, air with water vapor and carbon dioxide enters the combustion zone and interacts with coke carbon, while a temperature of 850 to 1650 ° C develops. Previously, the oxidizing agent passes through the slag layer, while the slag is cooled, and the oxidizing agent is heated accordingly. A heated oxidizing agent reacts with coke, while the oxidizing agent is consumed, forming high-temperature gases (combustion products), usually water vapor and carbon dioxide. The combustion products enter the next layer, called the reduction zone, where they enter into a chemical reaction with the fuel supplied to the system (for example, MSW), forming combustible gases. The chemical reduction reaction is endothermic, and the gases are partially cooled. Entering the next layer, conventionally called the pyrolysis zone, the gas is cooled to a temperature of 300-400 ° C and is enriched with volatile pyrolysis products. Further, the combustible gas passes through the next layer, conventionally called the drying zone, where it is enriched with water vapor and dries the layer of incoming fuel, and then is removed from the gas generator.

В традиционных известных способах переработки конденсированных топлив остаются нерешенными многие проблемы, такие как:In traditional known methods for processing condensed fuels, many problems remain unresolved, such as:

- обеспечение стабильности фронта горения по сечению реактора;- ensuring the stability of the combustion front over the cross section of the reactor;

- оценка и управление температурой по сечению реактора;- assessment and temperature control over the cross section of the reactor;

- регулирование продуктами горения по сечению реактора;- regulation of combustion products over the cross section of the reactor;

- ликвидация «прогаров» в зоне горения;- elimination of "burnouts" in the combustion zone;

- ликвидация газонепроницаемых зон, образующихся как в зоне горения (за счет сплавления золы), так и в зоне пиролиза (за счет агломерации конденсированного топлива пиролизными смолами).- elimination of gas-tight zones formed both in the combustion zone (due to ash fusion) and in the pyrolysis zone (due to the agglomeration of condensed fuel with pyrolysis resins).

Как следствие указанных недостатков температурный фронт и газопроницаемость в зонах горения и пиролиза становятся неоднородными и неуправляемыми, а при увеличении диаметра газогенератора с использованием обычных систем переработки вышеперечисленные проблемы не имеют приемлемого практического решения. В настоящее время указанные недостатки пытаются исключить различными приемами. Известно устройство для термического разложения твердых бытовых отходов, содержащее загрузочное устройство, камеру газификации с отверстиями вывода термогаза, установленную в корпусе с возможностью образования зоны отбора термогаза для подачи его к внешнему потребителю, газовые горелки, накопительную камеру с разрыхлительными ножами, установленными горизонтально в параллельных плоскостях с возможностью поступательно-возвратного движения в горизонтальной плоскости и вращения вокруг своей оси, и устройство для отбора смеси водяных паров и легких летучих составляющих; теплообменники-подогреватели смесей газов (см. патент РФ №2433344 от 30.03.10).As a consequence of these shortcomings, the temperature front and gas permeability in the combustion and pyrolysis zones become inhomogeneous and uncontrollable, and when the diameter of the gas generator is increased using conventional processing systems, the above problems do not have an acceptable practical solution. Currently, these shortcomings are trying to eliminate various tricks. A device for thermal decomposition of municipal solid waste containing a loading device, a gasification chamber with thermogas outlet openings installed in the housing with the possibility of forming a thermogas extraction zone for supplying it to an external consumer, gas burners, a storage chamber with loosening knives mounted horizontally in parallel planes with the possibility of translational-reciprocal movement in a horizontal plane and rotation around its axis, and a device for selecting a mixture of water vapors and light volatile constituents; heat exchangers-heaters of gas mixtures (see RF patent No. 2433344 of 03.30.10).

Известна установка для переработки твердых бытовых, промышленных, медицинских и других отходов, содержащая загрузочное устройство, камеру газификации с отверстиями вывода пиролизного газа, установленную в корпусе с возможностью образования зоны отбора пиролизного газа для подачи его в камеры сжигания и к внешнему потребителю, камеру дожигания, устройство отвода газообразных продуктов сжигания. Часть камер выполнена с возможностью полного сжигания пиролизного газа, другая часть камер сжигания - с возможностью получения при сжигании пиролизного газа газифицирующего агента и размещена в корпусе с возможностью подачи газифицирующего агента в камеру газификации. Установка снабжена дефлекторами, расположенными в камере дожигания и выполненными в виде плоских лент, охватывающих по винтовой линии камеру газификации. Камеры сжигания пиролизного газа установлены под углом наклона винтовых линий дефлекторов таким образом, что образующиеся на выходе камер сжигания высокотемпературные скоростные потоки продуктов сгорания поступают в каналы, образованные винтовыми поверхностями дефлекторов и, двигаясь вдоль канала, омывают наружную поверхность камеры газификации, передавая ей большую часть тепловой энергии (см. патент РФ №2282788 от 27.12.04).A known installation for the processing of solid household, industrial, medical and other wastes, containing a loading device, a gasification chamber with pyrolysis gas outlet openings installed in the housing with the possibility of forming a pyrolysis gas extraction zone for supplying it to the combustion chambers and to an external consumer, an afterburner, device for removing gaseous products of combustion. A part of the chambers is configured to completely burn pyrolysis gas, another part of the chambers is capable of receiving a gasification agent during pyrolysis gas combustion and is placed in a housing with the possibility of supplying a gasification agent to the gasification chamber. The installation is equipped with deflectors located in the afterburner and made in the form of flat tapes covering the gasification chamber along a helix. The pyrolysis gas combustion chambers are installed at an angle of inclination of the helix lines of the deflectors so that the high-temperature high-velocity flows of combustion products formed at the outlet of the combustion chambers enter the channels formed by the helical surfaces of the deflectors and, moving along the channel, wash the outer surface of the gasification chamber, transferring to it most of the heat energy (see RF patent No. 2282788 from 12/27/04).

Известно, также, устройство для переработки органических и минеральных отходов, содержащее вращающийся цилиндрический корпус с двойной стенкой и с выходным окном для отбора жидкой и газообразной фракций, смеситель, выполненный в виде трех наклонных трубчатых теплопроводящих элементов с направляющими лопастями, расположенных через 120° и жестко установленных одним концом на торцовой стенке корпуса с входными окнами для соединения с нагревателями, а другим - на внутренней стенке корпуса с выходными окнами для подачи теплоносителя в полость между двумя стенками корпуса, а лопасти выполнены серпообразной формы и жестко установлены на наружной стороне трубчатого элемента с углом наклона 30-40° (см. патент РФ №2507236 от 27.02.12).It is also known a device for processing organic and mineral waste containing a rotating cylindrical body with a double wall and with an exit window for the selection of liquid and gaseous fractions, a mixer made in the form of three inclined tubular heat-conducting elements with guide vanes located at 120 ° and rigidly installed at one end on the end wall of the casing with entrance windows for connection with heaters, and the other on the inner wall of the casing with exit windows for supplying coolant to the strips between the two walls of the body, and the blades are made in the shape of a sickle and are rigidly mounted on the outside of the tubular element with an angle of inclination of 30-40 ° (see RF patent No. 2507236 of 02.27.12).

В указанных известных устройствах и способах достигается разрыхление и перемешивание топлива различными механическими элементами и приспособлениями с некоторым уменьшением застойных зон и неуправляемости горения. Достигается, также, некоторое повышение эффективности передачи тепла перерабатываемому сырью, как например в последнем из упомянутых изобретений, за счет более эффективной теплопередачи вращающегося корпуса и достаточно больших теплоотводящих поверхностей смесителя в виде трех трубчатых элементов, а также самонагрева сырья при перемешивании и размельчении его лопастями смесителя, когда продукт прогревается по мере отдачи влаги. Кроме того, форма лопастей и угол наклона лопастей 30-40° обеспечивает сбрасывание налипших или зацепившихся частиц сырья, исключая их коксование и пригорание на поверхностях лопастей и труб.In these known devices and methods, loosening and mixing of fuel with various mechanical elements and devices is achieved with some reduction of stagnant zones and uncontrollability of combustion. A certain increase is also achieved in the efficiency of heat transfer to the processed raw materials, as for example in the last of the mentioned inventions, due to more efficient heat transfer of the rotating body and sufficiently large heat-transfer surfaces of the mixer in the form of three tubular elements, as well as self-heating of the raw material while stirring and grinding it with mixer blades when the product warms up as moisture returns. In addition, the shape of the blades and the angle of inclination of the blades 30-40 ° provides the discharge of adhering or caught particles of raw materials, excluding their coking and burning on the surfaces of the blades and pipes.

Общие основные проблемы, которые остаются нерешенными в указанных известных способах переработки отходов, являются, в частности: невозможность влиять на концентрацию горючих газов по сечению реактора; невозможность существенно изменять газонепроницаемые участки пиролизной зоны и зоны горения; невозможность управлять газопроницаемостью всего слоя конденсированного топлива загруженного в реактор.The general main problems that remain unresolved in these known methods of waste processing are, in particular: the inability to influence the concentration of combustible gases over the cross section of the reactor; the inability to significantly change the gas-tight sections of the pyrolysis zone and the combustion zone; the inability to control the gas permeability of the entire layer of condensed fuel loaded into the reactor.

Известно техническое решение для получения строительных материалов, топливной композиции и металлов из отходов. Устройство состоит из корпуса с крышкой, с выходными окнами для жидкой и газообразной фракций и выполненного с двойной стенкой, образующей полость для прохода теплоносителя от нагревателя, расположенного вне корпуса. Внутри корпуса расположен шнековый смеситель с приводным полым валом и с входными и выходными окнами для теплоносителя (см. патент на полезную модель РФ №67019 от 03.05.07).Known technical solution for obtaining building materials, fuel composition and metals from waste. The device consists of a housing with a lid, with exit windows for liquid and gaseous fractions and made with a double wall forming a cavity for the passage of coolant from a heater located outside the housing. Inside the housing there is a screw mixer with a drive hollow shaft and with input and output windows for the coolant (see patent for utility model of the Russian Federation No. 67019 of 05/03/07).

В этой установке обогрев сырья происходит за счет теплоотдающей поверхности шнекового смесителя, через полый вал которого проходит подогретая от нагревателя вода, и двойной стенки корпуса, в полости которой находится теплоноситель, а при перемешивании сырья и продвижении его лопастями шнека продукт прогревается по мере отдачи влаги.In this installation, the raw materials are heated due to the heat transfer surface of the screw mixer, through which the water heated by the heater passes through the hollow shaft, and the double wall of the casing, in the cavity of which the coolant is located, and when the raw materials are mixed and propelled by the auger blades, the product warms up as moisture is lost.

Однако, предлагаемая конструкция, имеющая лишь шнековый смеситель с полым валом, не обладает достаточной теплоотводящей поверхностью, которая обеспечивала бы необходимый нагрев различного сырья, что ограничивает ее технологические возможности.However, the proposed design, having only a screw mixer with a hollow shaft, does not have a sufficient heat sink surface, which would provide the necessary heating of various raw materials, which limits its technological capabilities.

В отдельных случаях задачи повышения эффективности переработки сырья пытаются решить в том числе введением в реактор так называемого инерта, способствующего более эффективному сжиганию топлива. Например, известна конструкция установки для термической переработки бытовых и промышленных отходов, включающей в себя два реактора со средствами для отбора получаемого продукт-газа, расположенные на верхнем ярусе эстакады загрузочные устройства реакторов и расположенные на нижнем ярусе выгрузочные устройства реакторов, смеситель с загрузочным устройством для перемешивания перерабатываемых отходов и инерта, грохот для просеивания золы из зольного остатка с отделением инерта, возвращаемого в смеситель, и лифтовые подъемники с бункерами для передачи шихты из смесителя в загрузочные устройства реакторов и для передачи зольного остатка из выгрузочного устройства каждого реактора в грохот (см. патент РФ №2252362 от 15.08.00).In some cases, they are trying to solve the problems of increasing the efficiency of processing raw materials, including introducing the so-called inert into the reactor, which contributes to a more efficient combustion of fuel. For example, the design of a plant for the thermal processing of domestic and industrial waste is known, which includes two reactors with means for sampling the resulting product gas, reactor loading devices located on the upper tier of the flyover and reactor unloading devices located on the lower tier, mixer with a mixing device for mixing recyclable waste and inert, a screen for sifting the ash from the ash residue with the separation of inert returned to the mixer, and elevators with a hopper s to transfer charge from the mixer in the reactor and loading devices for transferring ash from the unloading device each reactor roar (see. Russian patent №2252362 by 08/15/00).

Несмотря на некоторое повышение эффективности горения известная конструкция не позволяет в достаточной степени решить основные проблемы, возникающие при газификации твердых бытовых отходов.Despite a slight increase in the combustion efficiency, the known design does not sufficiently solve the main problems arising from the gasification of municipal solid waste.

Задачей настоящей полезной модели является получение газогенераторной установки переработки конденсированного органического топлива, обеспечивающей по сечению газогенератора стабильного, однородного фронта горения путем управления продуктами горения в высокоэффективном процессе газификации топлива с последующей конвертацией его в высококалорийный газ.The objective of this utility model is to obtain a gas generator unit for processing condensed organic fuel, which provides a stable, uniform combustion front over the gas generator cross section by controlling the combustion products in a highly efficient fuel gasification process with its subsequent conversion to high-calorie gas.

Еще одной задачей настоящей полезной модели является получение газогенераторной установки переработки конденсированного органического топлива, в которой ликвидируются газонепроницаемые зоны как в зоне горения, так и в зоне пиролиза, а также исключаются «прогары» в зоне горения.Another objective of this utility model is to obtain a gas generator unit for processing condensed organic fuel, in which gas-tight zones are eliminated both in the combustion zone and in the pyrolysis zone, and “burnouts” in the combustion zone are also eliminated.

Еще одной задачей настоящей полезной модели является получение газогенераторной установки переработки конденсированного органического топлива, в которой создается возможность оценки управления параметрами процесса, в частности, температурой по сечению газогенератора.Another objective of this utility model is to obtain a gas generator unit for processing condensed organic fuel, in which it is possible to evaluate the control of process parameters, in particular, the temperature over the cross section of the gas generator.

Для решения этих и других задач заявляется газогенераторная установка для переработки конденсированного органического топлива, содержащая газогенератор, включающий в себя в верхней части загрузочное устройство топлива, устройство подачи инерта и устройство выпуска синтез-газа и в нижней части - зону накопления и вывода твердых продуктов переработки топлива и устройство подачи газифицирующего агента, при этом внутри газогенератора установлены с возможностью вращения два газопроницаемых шнека и электроды, посылающие электрические импульсы на один из указанных шнеков, а снаружи газогенератора расположено устройство создания электромагнитного поля, образующее совместно с указанными электродами перекрестные магнитные и электрические поля внутри газогенератора для обеспечения совместно с движущимися шнеками стабилизации процесса горения в плотном слое продуктов горения, при этом установка включает в себя также установленные за газогенератором устройства конвертации синтез-газа в высококалорийный газ.To solve these and other problems, a gas generator for processing condensed organic fuel is claimed, comprising a gas generator including a fuel loading device in the upper part, an inert supply device and a synthesis gas exhaust device, and in the lower part, an accumulation and output zone of solid fuel processing products and a gasifying agent supply device, wherein two gas-permeable screws and electrodes are mounted rotatably inside the gas generator and send electrodes to them pulses to one of these screws, and outside the gas generator there is an electromagnetic field generating device that forms, together with the indicated electrodes, cross magnetic and electric fields inside the gas generator to ensure, together with the moving screws, stabilize the combustion process in a dense layer of combustion products, the installation also includes devices for converting synthesis gas into high-calorie gas installed behind the gas generator.

Кроме того, в газогенераторной установке для переработки конденсированного органического топлива указанные устройства конвертации выполнены с возможностью метанирования синтез-газа, а устройство создания электромагнитного поля представляет собой индуктор.In addition, in a gas generator for processing condensed organic fuel, said conversion devices are capable of methanating synthesis gas, and the electromagnetic field generating device is an inductor.

Дополнительно, в заявляемой газогенераторной установке указанные шнеки расположены друг напротив друга с обеспечением независимого движения, а газогенератор снабжен устройствами подачи воды и углекислого газа, размещенными на шнеках. Кроме того, в газогенераторной установке устройства очистки и конвертации синтез-газа включают в себя установленные последовательно скруббер, устройство аминовой очистки и реакторы получения высококалорийного газа, а снаружи газогенератора над устройством создания электромагнитного поля размещены устройства паровой конверсии и метанирования для дополнительного снабжения теплом этих реакций процесса переработки топлива.Additionally, in the inventive gas generator installation, these screws are located opposite each other with independent movement, and the gas generator is equipped with water and carbon dioxide supply devices located on the screws. In addition, in the gas generator installation, the synthesis gas purification and conversion devices include a sequentially installed scrubber, an amine purification device and high-calorie gas reactors, and steam conversion and methanation devices are placed outside the gas generator above the electromagnetic field generation device to provide additional heat to these process reactions fuel processing.

Дополнительно, в газогенераторной установке для переработки конденсированного органического топлива указанные устройства конвертации выполнены с возможностью получения водорода из синтез-газа.Additionally, in a gas generator for processing condensed organic fuel, said conversion devices are configured to produce hydrogen from synthesis gas.

Сущность настоящей полезной модели будет более понятна при ознакомлении с последующим описанием предпочтительных вариантов выполнения заявленной установки с учетом сопроводительных чертежей, на которыхThe essence of this utility model will be more clear when reading the following description of the preferred embodiments of the claimed installation, taking into account the accompanying drawings, in which

На фиг. 1 - представлено в схематичном виде сечение газогенератора в соответствии с одним предпочтительным вариантом выполнения настоящей полезной модели. На фиг. 2 - представлена схема газогенераторной установки для переработки конденсированного органического топлива в соответствии с одним предпочтительным вариантом выполнения настоящей полезной модели.In FIG. 1 is a schematic sectional view of a gas generator in accordance with one preferred embodiment of the present utility model. In FIG. 2 is a diagram of a gas generator for processing condensed organic fuel in accordance with one preferred embodiment of the present utility model.

Газогенераторная установка для переработки конденсированного органического топлива включает в себя газогенератор 1, после которого расположены блоки конвертации синтез-газа, выходящего из газогенератора. Газогенератор 1 служит для переработки путем газификации загружаемого в него органического топлива, которое может включать в себя твердые негорючие компоненты и влагу, в твердом, жидком или пастообразном состоянии и содержит в верхней части загрузочное устройство 2 топлива и устройство 3 выпуска синтез-газа, а в нижней части - зону 4 накопления и вывода твердых продуктов переработки топлива и устройство 5 подачи газифицирующего агента. В устройство 2 могут входить бункер 6 загрузки топлива, шлюзовая камера 7, перекрываемая шиберами 8, транспортер 9 подачи топлива. В настоящей полезной модели в бункер 6 посредством транспортера 10 также подается электропроводный инерт 11, повышающий эффективность управления процессом горения. В качестве инерта может быть использован, например, оксид алюминия или оксид циркония. В зоне 4 газогенератора могут располагаться шлюзовая камера 12, перекрываемая шиберами 13, грохот 14 и транспортеры 15 и 16 удаления, соответственно, инерта и золы.A gas generator for processing condensed fossil fuels includes a gas generator 1, after which are located the blocks for converting synthesis gas leaving the gas generator. The gas generator 1 is used for processing by gasification of the loaded organic fuel, which may include solid non-combustible components and moisture, in a solid, liquid or pasty state and contains in the upper part a fuel loading device 2 and a synthesis gas discharge device 3, and lower part - zone 4 of accumulation and withdrawal of solid fuel processing products and device 5 for supplying a gasification agent. The device 2 may include a fuel loading hopper 6, a lock chamber 7, blocked by gates 8, a fuel supply conveyor 9. In the present utility model, a conductive inert 11 is also fed into the hopper 6 by means of a conveyor 10, which increases the efficiency of controlling the combustion process. As inert, for example, alumina or zirconia can be used. In the zone 4 of the gas generator, a lock chamber 12 can be located, blocked by gates 13, a screen 14 and conveyors 15 and 16 for removing, inert and ash, respectively.

Внутри газогенератора 1 установлены с возможностью вращения два газопроницаемых шнека 17 и 18, приводимые во вращение приводами 19 и 20. Шнеки способствуют равномерному распределению находящихся в газогенераторе 1 продуктов. В одном предпочтительном варианте выполнения настоящей полезной модели шнеки 17 и 18 размещены друг напротив друга, один 17 из которых находится в верхней части газогенератора 1, а другой 18 - в нижней части. Управляемые электроды 21 служат для создания электрического поля в объеме газогенератора 1. Напряжение на электродах может находиться в диапазоне 1-50 квт. В одном предпочтительном варианте осуществления настоящей полезной модели электроды 21 установлены на шнеке 17 и посылают на заземленный шнек 18 импульсы тока.Inside the gas generator 1, two gas-permeable screws 17 and 18 are rotatably mounted, driven by the drives 19 and 20. The screws contribute to the uniform distribution of the products in the gas generator 1. In one preferred embodiment of the present utility model, the screws 17 and 18 are located opposite each other, one 17 of which is located in the upper part of the gas generator 1, and the other 18 in the lower part. The controlled electrodes 21 are used to create an electric field in the volume of the gas generator 1. The voltage at the electrodes can be in the range of 1-50 kW. In one preferred embodiment of the present utility model, electrodes 21 are mounted on the screw 17 and current pulses are sent to the grounded screw 18.

Газифицирующий агент, например, воздух идет по трубопроводу 22 и поступает в газогенератор 1 через устройство 5.A gasifying agent, for example, air flows through a pipe 22 and enters a gas generator 1 through a device 5.

За газогенератором 1 по ходу движения выходящего из него газа в зависимости от назначения установки расположены различные блоки конвертации газа. В одном предпочтительном варианте осуществления настоящей полезной модели за газогенератором могут быть размещены блочные устройства получения метана. Такие устройства включают в себя скруббер 23, колонны 24 аминовой очистки, реакторы 25 и 26, соответственно, паровой конверсии и метанирования, колонны 27 аминовой чистки, скруббер 28 и потребитель 29 высококалорийного газа, например, газопоршневая установка. В зависимости от назначения и параметров работы установки перераспределение газа осуществляется посредством вентилей 30.For the gas generator 1 in the direction of the gas leaving it, depending on the purpose of the installation, various gas conversion units are located. In one preferred embodiment of the present utility model, methane production units may be arranged behind the gas generator. Such devices include a scrubber 23, amine scrubbing columns 24, steam reforming and methanation reactors 25, amine scrubbing columns 27, a scrubber 28, and a high-calorie gas consumer 29, such as a gas piston unit. Depending on the purpose and parameters of the installation, gas redistribution is carried out by means of valves 30.

В одном предпочтительном варианте выполнения настоящей полезной модели реакторы паровой конверсии 25 и метанирования 26 могут быть расположены один под другим снаружи корпуса газогенератора 1. В таком случае процесс переработки топлива в газогенераторе 1 получает дополнительное тепло от реакций паровой конверсии и метанирования. Кроме того, часть этого тепла забирает газифицирующий агент, находящийся в трубопроводе 22, проходящем через указанные реакторы 25 и 26. Ниже реакторов 25 и 26, снаружи газогенератора 1 образована полость 31 и размещено устройство 32 создания электромагнитного поля, которое может быть выполнено в виде индуктора, который может иметь частоту в диапазоне 50 гц - 12,5 мгц. В определенных случаях процесса переработки топлива образуются излишки энергии при горении, например, при реакции восстановления продуктов горения до синтез-газа. Для утилизации таких излишков на шнеке 18 равномерно установлены управляемые форсунки 33, с помощью которых подаются вода и углекислый газ. Отслеживание температурного поля по всему объему зон горения может осуществляться с помощью размещенных на шнеках 17 и 18 термопар 34 и 35. В некоторых случаях может потребоваться подогрев бункера 6 загрузки, что может быть выполнено посредством камер 36 и 37 подогрева. Работа заявленной установки для переработки конденсированного органического топлива в соответствии с настоящей полезной моделью происходит следующим образом. Конденсированное топливо, содержащее твердые негорючие компоненты и влагу, в твердом, жидком или пастообразном состоянии, загружают в газогенератор 1 для осуществления в нем последовательно нагревания и сушки, а затем пиролиза/газификации горючих составляющих топлива. Топливо подается в бункер 6 с помощью транспортера 9. В эту же зону с помощью транспортера 10 загружается электропроводный инерт 11. Посредством шиберов 8 регулируется количество загружаемых продуктов, чему способствует также образованная этими шиберами шлюзовая камера 7. В нижнюю часть газогенератора 1 посредством устройства 5 вводится газифицирующий агент для взаимодействия противотоком с загружаемым топливом.In one preferred embodiment of the present utility model, steam reforming reactors 25 and methanation 26 can be located one below the other outside the body of the gas generator 1. In this case, the fuel processing in the gas generator 1 receives additional heat from the steam reforming and methanation reactions. In addition, part of this heat is taken away by the gasification agent located in the pipe 22 passing through the indicated reactors 25 and 26. Below the reactors 25 and 26, a cavity 31 is formed outside the gas generator 1 and an electromagnetic field generating device 32 is placed, which can be made in the form of an inductor , which can have a frequency in the range of 50 Hz - 12.5 MHz. In certain cases of the fuel processing process, excess energy is generated during combustion, for example, during the reaction of reduction of combustion products to synthesis gas. To dispose of such surplus, the controlled nozzles 33 are uniformly mounted on the screw 18, with which water and carbon dioxide are supplied. The temperature field can be monitored over the entire volume of the combustion zones using thermocouples 34 and 35 located on the screws 17 and 18. In some cases, loading hopper 6 may need to be heated, which can be done using heating chambers 36 and 37. The operation of the claimed installation for the processing of condensed fossil fuels in accordance with this utility model is as follows. A condensed fuel containing solid non-combustible components and moisture, in a solid, liquid or pasty state, is loaded into a gas generator 1 for heating and drying, and then pyrolysis / gasification of combustible components of the fuel, in series. Fuel is supplied to the hopper 6 by means of a conveyor 9. An electrically conductive inert 11 is loaded into the same zone using a conveyor 10. By means of the sliders 8, the number of loaded products is regulated, which is also facilitated by the lock chamber 7 formed by these sliders. The device 5 is introduced into the lower part of the gas generator 1 by means of gasification agent for countercurrent reaction with feed fuel.

Конденсированное топливо под действием шнека 17 поступает в зону нагревания и сушки, где его температура повышается до 200°C за счет теплообмена с потоком проходящего здесь к устройству 3 выпуска синтез-газа, а также за счет тепла, отдаваемого реактором 25 паровой конверсии (по экзотермической реакции CO+H₂O). При этом в реакторе 25 поддерживается оптимальная температура (например, 220°C). Часть тепла забирает газифицирующий агент (например, воздух), проходящий по воздухопроводу 22, идущему вдоль газогенератора 1 через реакторы 25, 26 и индуктор 32, и вводимый в газогенератор через устройство 5. Шнек 17 при своем движении с помощью привода 19 выравнивает тепловое поле по сечению газогенератора благодаря своей теплопроводности, одновременно стабилизируя газопроницаемость топлива за счет механических перемещений (вращательных и линейных) с оптимальной скоростью и амплитудой. Указанные параметры движения шнека определяются, как правило, опытным путем.Condensed fuel under the influence of the screw 17 enters the heating and drying zone, where its temperature rises to 200 ° C due to heat exchange with the flow of synthesis gas flowing here to the device 3, and also due to the heat provided by the steam conversion reactor 25 (exothermic reactions CO + H ₂ O). At the same time, the optimum temperature is maintained in the reactor 25 (for example, 220 ° C). A part of the heat is taken away by a gasification agent (for example, air) passing through the air duct 22 running along the gas generator 1 through reactors 25, 26 and inductor 32, and introduced into the gas generator through device 5. When it moves with the help of drive 19, it aligns the thermal field with the cross section of the gas generator due to its thermal conductivity, while stabilizing the gas permeability of the fuel due to mechanical displacements (rotational and linear) with optimal speed and amplitude. The indicated parameters of the screw movement are determined, as a rule, empirically.

После окончания процесса сушки топливо поступает в начало зоны пиролиза (например, при диапазоне температур 270-450°C). Реактор 26 метанирования (по экзотермической реакции (CO+3H₂) отдает тепло топливу, а шнек 17 за счет своей теплопроводности стабилизирует зону пиролиза и коксования.After the drying process is over, the fuel enters the beginning of the pyrolysis zone (for example, at a temperature range of 270-450 ° C). The methanation reactor 26 (by the exothermic reaction (CO + 3H ₂ ) gives off heat to the fuel, and the screw 17, due to its thermal conductivity, stabilizes the pyrolysis and coking zone.

В зоне пиролиза и коксования температура топлива в процессе теплообмена с газовым потоком постепенно возрастает до 800°С.С помощью индуктора 32 инерт 11 нагревается переменным магнитным полем, и за счет теплообмена между газовым потоком, топливом и электропроводным инертом 11 тепло, вырабатываемое на поверхности инерта, отдается газу и топливу. В этой зоне газогенератора 1 благодаря взаимодействию посылающих импульсы тока электродов 21 и заземленного шнека 18 образуется электрическое поле, а посредством устройства 32 - электромагнитное поле, и инерт 11 находится в поле изменяемых магнитных и электрических полей, приводящих его в движение, причем помимо инерта в движение могут приходить кокс, шлак, металлы и материалы, имеющие электропроводность. Это приводит к «псевдоожижению» слоев пиролиза и горения. Попеременные малые вращения по и против часовой стрелки, а также малые вертикальные перемещения вместе с макроперемещениями и вращениями от 0 до 360 градусов равномерно распределяют слои пиролиза и горения, заполняя топливом и инертом все возможные пустоты, образующиеся при горении топлива, что дает возможность управлять его вибрациями и перемещениями, повышая газопроницаемость. Ококсованное топливо поступает в зону газификации и горения, где температура в твердой фазе составляет 700-1450°C. В этой зоне кокс реагирует с горячим газом горения, и происходит восстановление продуктов горения до синтез-газа. Так как реакция восстановления требует меньше энергии, чем вырабатывается в процессе горения, то в зону горения посредством форсунок 33 подают воду и углекислый газ для утилизации этих излишков. Твердый остаток горения поступает в зону охлаждения, где происходит понижение его температуры под воздействием противотока газифицирующего агента (от температуры горения до температуры разгрузки). В свою очередь, газифицирующий агент, фильтруясь через плотный слой твердого остатка горения и инерта, нагревается до температуры, близкой к температуре горения, по мере достижения зоны горения. На шнеках 17 и 18 расположены термопары 34 и 35, равномерно распределенные по поверхности шнеков, что позволяет отслеживать температурное поле по всему объему зон горения и пиролиза. Совместное вращение шнеков 17 и 18 позволяет поднимать и опускать все содержимое газогенератора 1, что обеспечивает поддержание зоны горения с высокой точностью в необходимой позиции.In the pyrolysis and coking zone, the temperature of the fuel gradually increases to 800 ° C during heat exchange with the gas stream. Using inductor 32, the inert 11 is heated by an alternating magnetic field, and due to heat exchange between the gas stream, fuel and electrical conductive inert 11, the heat generated on the inert surface , given to gas and fuel. In this zone of the gas generator 1, due to the interaction of the current pulses electrodes 21 and the grounded screw 18, an electric field is formed, and by means of the device 32 an electromagnetic field is generated, and inert 11 is in the field of variable magnetic and electric fields, which set it in motion, and in addition to inert motion Coke, slag, metals and materials having electrical conductivity may come. This leads to "fluidization" of the pyrolysis and combustion layers. Alternating small rotations clockwise and counterclockwise, as well as small vertical movements, together with macroscopic movements and rotations from 0 to 360 degrees evenly distribute the layers of pyrolysis and combustion, filling with fuel and inert all possible voids formed during fuel combustion, which makes it possible to control its vibrations and movements, increasing gas permeability. Coked fuel enters the gasification and combustion zone, where the temperature in the solid phase is 700-1450 ° C. In this zone, coke reacts with hot combustion gas, and the combustion products are reduced to synthesis gas. Since the reduction reaction requires less energy than is generated during the combustion process, water and carbon dioxide are supplied to the combustion zone by means of nozzles 33 to utilize these surpluses. The solid combustion residue enters the cooling zone, where its temperature decreases under the influence of a countercurrent of a gasifying agent (from the combustion temperature to the discharge temperature). In turn, the gasification agent, filtered through a dense layer of solid residue of combustion and inert, is heated to a temperature close to the temperature of combustion, as it reaches the combustion zone. On the screws 17 and 18 are thermocouples 34 and 35, evenly distributed over the surface of the screws, which allows you to monitor the temperature field over the entire volume of the combustion and pyrolysis zones. The joint rotation of the screws 17 and 18 allows you to raise and lower the entire contents of the gas generator 1, which ensures the maintenance of the combustion zone with high accuracy in the required position.

Зола и электропроводный инерт 11, пройдя шлюз 12, попадают на грохот 14, где разделяются. Зола удаляется транспортером 16, а инерт - транспортером 15. Синтез - газ (см. фиг. 2) состава, например, CO₂, CO, H₂O, H₂S, CmHn, N₂, выходит из газогенератора 1 и поступает на скруббер 23, где очищается от смол и излишков воды. Далее газ состава, например, CO₂, СО, Н₂О, H₂S, N₂, подвергается аминовой очистке в колоннах 24, где из газа удаляются кислые газы, такие как СО₂ и H₂S. Далее газ состава, например, СО, Н₂О, N₂, может поступать на реакторы 25 паровой конверсии и 26 метанирования. Цель реакторов в одном предпочтительном варианте осуществления настоящей полезной модели получить газ с высоким содержанием метана, пригодного для эффективного использования в потребителе 29 высококалорийного газа, например, в газопоршневой установке.Ash and conductive inert 11, passing through the gateway 12, fall on the screen 14, where they are separated. Ash is removed by conveyor 16, and inert by conveyor 15. Synthesis is a gas (see Fig. 2) of a composition, for example, CO ₂ , CO, H ₂ O, H ₂ S, CmHn, N ₂ , leaves gas generator 1 and goes to a scrubber 23, where it is cleaned of tar and excess water. Further, the gas composition, for example, CO ₂ , CO, H ₂ O, H ₂ S, N ₂ , is subjected to amine purification in columns 24, where acid gases such as CO ₂ and H ₂ S are removed from the gas. Further, the gas composition, for example , СО, Н ₂ О, N ₂ , can enter steam reforming reactors 25 and 26 methanation. The purpose of the reactors in one preferred embodiment of the present utility model is to produce a gas with a high methane content suitable for efficient use of high-calorie gas 29 in a consumer, for example, in a gas reciprocating plant.

Для решения такой задачи необходимо на ректоре 26 метанирования получить стехиометрическое соотношение CO+3H₂. Для этого часть газа, получаемого из колонн 24, через верхний на чертеже вентиль 30 поступает в реактор 25 паровой конверсии, где монооксид углерода вступает в реакцию с водой CO+H₂O=CO₂+H₂. Из реактора 25 выходит газ состава CO₂+H₂+N₂. Далее газ поступает на колонны 27 аминовой очистки, где освобождается от кислого газа CO₂, и газ состава, например, H₂+N₂, поступает в реактор 26. Изменяя пропорции газов, приходящих на реактор 26 метанирования, посредством вентилей 30 (внизу на черт.), добиваются отношение монооксида углерода к водороду как 1/3. Из реактора 26 выходит газ после реакции метанирования, например, CH₄+H₂+N₂ по реакции СО+3Н₂=CH₄+Н₂О. Далее газ поступает на скруббер 28, где очищается от воды, и идет на газопоршневую установку 29 в составе, например, CH₄+N₂. Метан как топливо для газопоршневой установки позволяет повысить коэффициент сжатия, и соответственно КПД энергоустановки по отношению к низкокалорийному синтез - газу состава CO+H₂.To solve this problem, it is necessary to obtain the stoichiometric ratio CO + 3H ₂ at the methanation reactor 26. To this end, part of the gas obtained from the columns 24, through the upper valve 30 in the drawing, enters the steam reforming reactor 25, where carbon monoxide reacts with water CO + H ₂ O = CO ₂ + H ₂ . From the reactor 25 comes a gas of the composition CO ₂ + H ₂ + N ₂ . Next, the gas enters the amine treatment columns 27, where it is freed from acid gas CO ₂ , and a gas of the composition, for example, H ₂ + N ₂ , enters the reactor 26. By changing the proportions of the gases entering the methanation reactor 26, by means of valves 30 (below devil.), achieve the ratio of carbon monoxide to hydrogen as 1/3. Gas leaves the reactor 26 after a methanation reaction, for example, CH ₄ + H ₂ + N ₂ by the reaction CO + 3H ₂ = CH ₄ + H ₂ O. Next, the gas enters the scrubber 28, where it is cleaned of water, and goes to the gas piston unit 29 in the composition, for example, CH ₄ + N ₂ . Methane as a fuel for a gas reciprocating plant allows to increase the compression ratio, and, accordingly, the efficiency of the power plant in relation to low-calorific synthesis gas of the composition CO + H ₂ .

В указанной установке может быть также получен, например, водород за счет перераспределения потоков газов посредством вентилей 30, меняя концентрацию и составляющие, входящие в их состав.In this installation, for example, hydrogen can also be obtained due to the redistribution of gas flows through valves 30, changing the concentration and components that make up their composition.

Управление и регулирование процессами газификации топлива и конвертации его в высококалорийный газ может быть осуществлено на основе известных из уровня техники приемов и методов. Само создание установки для переработки органического топлива может быть выполнено широко известными в промышленности данного назначения технологиями.Management and regulation of the processes of gasification of fuel and its conversion into high-calorie gas can be carried out on the basis of techniques and methods known from the prior art. The very creation of an installation for the processing of fossil fuels can be performed by technologies widely known in the industry for this purpose.

В данном описании раскрыты предпочтительные варианты выполнения установки, но следует понимать, что, не отходя от сущности настоящей полезной модели, можно предложить и другие модификации, которые находятся в рамках заявленного в предложенной формуле полезной модели.The preferred embodiments of the installation are disclosed in this description, but it should be understood that, without departing from the essence of the present utility model, other modifications can be proposed that are within the scope of the utility model stated in the proposed formula.

Claims

1. A gas generator for processing condensed fossil fuels associated in the upper part with a fuel loading device, an inert supply device and a synthesis gas discharge device and in the lower part with an accumulation and output zone of solid fuel processing products and a gasifying agent supply device, characterized in that two gas-permeable screws and electrodes are installed inside the gas generator to rotate, sending electric impulses to one of these screws, and outside the gas generator, A device for creating an electromagnetic field was created, which, together with the indicated electrodes, forms cross magnetic and electric fields inside the gas generator to ensure, together with the moving screws, to stabilize the combustion process in a dense layer of combustion products.

2. The gas generator according to claim 1, characterized in that the device for creating an electromagnetic field is an inductor.

3. The gas generator according to claim 1, characterized in that said screws are located opposite each other with independent movement.

4. The gas generator according to claim 1, characterized in that it is equipped with water and carbon dioxide supply devices located on the screws.