RU158631U1

RU158631U1 - GAS GENERATOR

Info

Publication number: RU158631U1
Application number: RU2015104403/05U
Authority: RU
Inventors: Михаил Иванович Светлов
Original assignee: Михаил Иванович Светлов
Priority date: 2015-02-10
Filing date: 2015-02-10
Publication date: 2016-01-20

Abstract

1. Газогенератор, содержащий загрузочный бункер с люком, цилиндрический корпус с размещенным в верхней части выпускным патрубком газопровода, бак конденсации, камеру газификации с металлическими фурмами, снабженную теплообменником, отличающийся тем, что теплообменник выполнен в виде змеевика, через который по водопроводу из бака конденсации поступает вода, и соединен с устройством для подачи перегретого пара в камеру газификации, а также с паропроводом, по которому перегретый пар подводится к форсунке, установленной в выпускном патрубке газопровода.2. Газогенератор по п. 1, отличающийся наличием крана для регулирования пара в устройстве для подачи перегретого пара в камеру газификации.3. Газогенератор по п. 1, отличающийся тем, что бак конденсации заполнен водой и снабжен краном для регулирования воды, подаваемой в теплообменник.1. A gas generator comprising a loading hopper with a hatch, a cylindrical body with an outlet pipe of the gas pipeline located in the upper part, a condensation tank, a gasification chamber with metal tuyeres, equipped with a heat exchanger, characterized in that the heat exchanger is made in the form of a coil through which the condensation tank is piped through the water supply water enters and is connected to a device for supplying superheated steam to the gasification chamber, as well as to a steam line through which superheated steam is supplied to the nozzle installed in the exhaust pipe e gas pipeline. 2. The gas generator according to claim 1, characterized by the presence of a valve for regulating the steam in the device for supplying superheated steam to the gasification chamber. 3. The gas generator according to claim 1, characterized in that the condensation tank is filled with water and equipped with a tap to regulate the water supplied to the heat exchanger.

Description

Заявляемое в качестве полезной модели техническое решение относится к области энергетики и химической промышленности, а именно к устройствам для термической переработки измельченных древесных отходов с целью получения высококалорийного генераторного газа, используемого в энерготехнологических установках.The technical solution claimed as a utility model relates to the field of energy and the chemical industry, and in particular, to devices for the thermal processing of ground wood waste in order to obtain high-calorie generator gas used in power technological plants.

Известен газогенератор [1], содержащий: цилиндрический корпус с двойными стенками, которые образуют газоотводящий канал с тремя патрубками для загрузки топлива, отвода парогазовой смеси и генераторного газа; топочную камеру с тангенциальными фурмами для подачи топлива и воздуха, оснащенную патрубками для отвода продуктов сгорания и теплопроводящими ребрами; зольник с отверстиями для отбора газа и шнековым золоудалителем. Недостатком указанного устройства является сложность регулирования процесса парообразования в бункере и подачи водяных паров в активную зону камеры газификации, а также отсутствие эффективной системы очистки газа.A known gas generator [1], comprising: a cylindrical body with double walls that form a gas outlet channel with three nozzles for loading fuel, exhaust gas-vapor mixture and generator gas; a combustion chamber with tangential tuyeres for supplying fuel and air, equipped with nozzles for the removal of combustion products and heat-conducting fins; ash pan with gas extraction holes and auger ash collector. The disadvantage of this device is the difficulty of regulating the process of vaporization in the hopper and the supply of water vapor in the active zone of the gasification chamber, as well as the lack of an effective gas purification system.

Известна установка для получения генераторного газа из вторичного древесного или растительного сырья [2], содержащая газогенератор, включающий камеру газификации из огнеупорного кирпича, отходящий от нее вверх металлический бункер с люком для загрузки сырья, люк для розжига сырья, отделенный от камеры газификации колосниковой решеткой зольник с люком для удаления шлака и теплоизоляцию вокруг камеры газификации и бункера из огнеупорного кирпича с газоходами, центробежный вентилятор для подачи атмосферного воздуха, воздухоподводящие и газоотводящие трубы, связанный с последними воздушный теплообменник и циклон, снабжена расположенными в бункере и закрепленными нижними концами в стенке камеры газификации вертикальными трубами для отвода паров воды из бункера в камеру газификации и для подачи по ним воды для удаления шлака, расположенными между теплообменником и циклоном водяным холодильником и смолосборником и расположенной над бункером водопроводной трубой, имеющей отводы для подачи воды и вертикальные трубы и связанной с рубашкой водяного холодильника, а теплоизоляция вокруг камеры газификации и бункера выполнена с двойными металлическими стенками и дополнительными газопроходами между ними для прохода воздуха из рубашки воздушного теплообменника в камеру газификации.A known installation for producing generator gas from recycled wood or plant materials [2], containing a gas generator, including a gasification chamber made of refractory bricks, a metal hopper extending from it with a hatch for loading raw materials, a hatch for igniting raw materials, separated from the gasification chamber by an ash-grate grate with a hatch for removing slag and thermal insulation around the gasification chamber and the bunker made of refractory bricks with gas ducts, a centrifugal fan for supplying atmospheric air, air supply and gas exhaust pipes connected to the latter by an air heat exchanger and a cyclone, equipped with vertical pipes located in the bunker and fixed lower ends in the wall of the gasification chamber to divert water vapor from the bunker to the gasification chamber and to supply water through them to remove slag located between the heat exchanger and the water cyclone a refrigerator and a tar pan and a water pipe located above the hopper, having water outlets and vertical pipes and connected to the jacket of the water cooler, and the heat The insulation around the gasification chamber and the hopper is made with double metal walls and additional gas passages between them for air to pass from the jacket of the air heat exchanger into the gasification chamber.

Система очистки генераторного газа при помощи циклона, заполненного фильтрующим материалом, позволяет очистить генераторный газ от присутствующих в нем твердых частиц, например, сажи. Недостатком является увеличение времени технического обслуживания, связанное с частой заменой фильтра циклона.The system for cleaning the generator gas by means of a cyclone filled with filtering material allows the generator gas to be cleaned of solid particles, such as soot, present in it. The disadvantage is the increased maintenance time associated with the frequent replacement of the cyclone filter.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является изобретение по патенту РФ [3] «Опытная газогенераторная установка на древесном или торфяном топливе с паровоздушным дутьем». Эта установка содержит газогенератор, отходящие от него металлические воздухоподводящую, газоотводящие и газовыводящую трубы с задвижками и клапанами, включающий металлическую теплоизолированную изнутри огнеупорным кирпичом камеру газификации, отходящий от нее вверх металлический бункер со сквозным изолированным теплообменным отверстием по центру и с люком для загрузки измельченного твердого топлива, отходящий от нее люк для розжига топлива, отделенный от нее колосниковой решеткой металлический зольник с газоотводящими каналами и уплотнительной крышкой для удаления шлака, расположенные поочередно вокруг бункера, камеры газификации и зольника, газоход, металлический теплообменный воздухоподводящий пояс, фурмы для подачи в камеру газификации подогретого атмосферного воздуха и водяного пара, окружающий газоотводящую трубу и присоединенный к воздухоподводящей трубе металлический воздушный теплообменник с центробежным вентилятором для подачи атмосферного воздуха, смолосборник, циклон с фильтром и ресивер с манометром. Установка снабжена присоединенным к колосниковой решетке и герметично отходящим от дна зольника под наклоном рычажным устройством с резьбой для вращения ее на 90° и удаления с нее остатков шлака в зольник, присоединенным изолированно к смолосборнику, металлическим водосборником с присоединенной к газоотводящей трубе люка бункера и проходящей параллельно с газоотводящей трубой сквозь воздушный теплообменник пароотводящей трубой и с присоединенной к одному из люков воздухоподводящего пояса пароподводящей трубой, присоединенной к газоотводящей и газовыводящей трубам люка бункера Г-образной соединительной газоотводящей трубой с люками для чистки, проходящими насквозь огнеупорные кирпичи и металлическую стенку камеры газификации, пристыкованными к металлическим фурмам воздухоподводящего пояса огнеупорными керамическими фурмами, расположенными внутри воздухоподводящего пояса по спирали и равномерно направляющими подаваемый в него атмосферный воздух металлическими теплообменными перегородками.The closest in technical essence to the claimed utility model is the invention according to the patent of the Russian Federation [3] "Experimental gas-generating installation on wood or peat fuel with steam-air blasting". This installation contains a gas generator, metal air outlets, gas outlets and gas outlets leaving it with valves and valves, including a metal gasification chamber insulated from the inside with refractory bricks, a metal hopper extending from it upwards with a through insulated heat-exchange opening in the center and with a hatch for loading crushed solid fuel , a hatch for fuel ignition, departing from it, a metal ash pan with gas exhaust channels separated from it by a grate a sealing cover for removing slag, alternately arranged around the hopper, gasification chamber and ash pan, gas duct, metal heat exchange air supply belt, tuyeres for supplying heated atmospheric air and water vapor to the gasification chamber, surrounding the gas exhaust pipe and a metal air heat exchanger connected to the air supply pipe with a centrifugal fan for supplying atmospheric air, a smolosbornik, a cyclone with a filter and a receiver with a manometer. The installation is equipped with a lever device connected to the grate and hermetically extending from the bottom of the ash pan with a threaded thread to rotate it 90 ° and remove residual slag from it into the ash pan, connected separately to the tar pan, with a metal water collector with a bin connected to the gas outlet pipe and running in parallel with a gas outlet pipe through an air heat exchanger a steam outlet pipe and with a steam supply pipe connected to one of the hatches of the air supply belt connected to a gas to the outlet and gas outlet pipes of the hopper hatch with an L-shaped connecting gas outlet pipe with cleaning hatches passing through the refractory bricks and the metal wall of the gasification chamber, joined to the metal tuyeres of the air supply belt by ceramic refractory lances located inside the air supply belt in a spiral and evenly air metal heat-exchange partitions.

Основной недостаток данного устройства заключается в том, что получаемый с его помощью газ содержит значительное количество продуктов пиролиза древесного материала, а также то, что в данном техническом решении не предусмотрен адсорбент, способный эффективно поглощать летучие смолистые вещества, которыми насыщен получаемый генераторный газ.The main disadvantage of this device is that the gas obtained with it contains a significant amount of products of the pyrolysis of wood material, as well as the fact that this technical solution does not provide an adsorbent capable of efficiently absorbing volatile resinous substances that saturate the resulting generator gas.

Технический результат, достигаемый использованием предлагаемого устройства, состоит в очистке с помощью перегретого пара вырабатываемого генераторного газа.The technical result achieved by using the proposed device consists in cleaning with the help of superheated steam produced generator gas.

На чертеже представлена конструкция заявляемого устройства:The drawing shows the design of the claimed device:

1 - цилиндрический корпус;1 - cylindrical body;

2 - загрузочный бункер;2 - loading hopper;

3 - устройство для подачи перегретого пара в камеру газификации;3 - a device for supplying superheated steam to the gasification chamber;

4 - камера газификации;4 - gasification chamber;

5 - бак конденсации;5 - condensation tank;

6 - люк загрузочного бункера;6 - loading hopper hatch;

7 - фурмы;7 - tuyeres;

8 - выпускной патрубок газопровода;8 - exhaust pipe of the gas pipeline;

9 - теплообменник;9 - heat exchanger;

10 - тройник;10 - tee;

11 - форсунка;11 - nozzle;

12 - впускной патрубок бака конденсации;12 - inlet pipe of the condensation tank;

13 - крышка бака конденсации;13 - condensation tank cap;

14 - шаровой кран для слива воды;14 - ball valve for draining water;

15 - выпускной патрубок бака конденсации;15 - exhaust pipe of the condensation tank;

16 - кран для регулирования воды, подаваемой в теплообменник;16 - tap for regulating the water supplied to the heat exchanger;

17 - кран для регулирования подачи пара;17 - valve for regulating the supply of steam;

18 - водопровод;18 - water supply;

19 - паропровод.19 - steam line.

Основными конструктивными элементами газогенератора являются вертикально ориентированный цилиндрический корпус 1 с двойными стенками, в котором размещен бункер 2 для загрузки измельченного твердого топлива, выполненный с двойными металлическими стенками и загрузочным люком 6. К нижней части бункера 2 крепится болтами камера газификации 4 из жаропрочной стали для подвода атмосферного воздуха через металлические фурмы 7. Газ, образующийся в камере газификации, поднимается вверх, проходит через кольцевое пространство между корпусом и бункером и отводится через выпускной патрубок газопровода 8, установленный в верхней части корпуса 2 газогенератора. На внешней стороне камеры газификации размещен водяной теплообменник 9, выполненный в виде змеевика; такая конструкция снижает температурную нагрузку на узел в целом и позволяет увеличить интервалы технического обслуживания газогенератора. Вода в теплообменник 9 подается по водопроводу 18 из бака конденсации 5. Кран 16 предназначен для регулирования количества воды, подаваемой в теплообменник. Теплообменник 9 соединен через тройник 10 с устройством 3 для подачи перегретого пара в камеру газификации, и паропроводом 19 для отвода перегретого пара из зоны газообразования. Для регулирования подачи пара к камере газификации 4 предназначен кран 17.The main structural elements of the gas generator are a vertically oriented cylindrical housing 1 with double walls, in which there is a hopper 2 for loading crushed solid fuel, made with double metal walls and a loading hatch 6. To the bottom of the hopper 2 are bolted gasification chamber 4 made of heat-resistant steel for supply atmospheric air through metal tuyeres 7. Gas generated in the gasification chamber rises, passes through the annular space between the body and the bun with sulfur and is discharged through the outlet pipe of the gas pipeline 8, installed in the upper part of the body 2 of the gas generator. On the outside of the gasification chamber is placed a water heat exchanger 9, made in the form of a coil; this design reduces the temperature load on the node as a whole and allows you to increase the intervals of maintenance of the gas generator. Water is supplied to the heat exchanger 9 through a water supply pipe 18 from the condensation tank 5. A valve 16 is designed to control the amount of water supplied to the heat exchanger. The heat exchanger 9 is connected through a tee 10 with a device 3 for supplying superheated steam to the gasification chamber, and a steam line 19 for removing superheated steam from the gas generation zone. To regulate the supply of steam to the gasification chamber 4, a valve 17 is intended.

Перегретый пар по паропроводу 19 через форсунку 11 также поступает в выпускной патрубок 8 газопровода. Газ из камеры газификации 4, смешанный с перегретым паром из паропровода 19, направляется через впускной патрубок 12 в заполненный водой бак конденсации 5, где происходит осаждение пиролизных смол. Очистка бака конденсации и долив воды производится через крышку 13; для слива воды используется шаровой кран 14. Очищенный газ выходит из выпускного патрубка бака конденсации 15.Superheated steam through the steam line 19 through the nozzle 11 also enters the exhaust pipe 8 of the gas pipeline. Gas from the gasification chamber 4, mixed with superheated steam from the steam line 19, is sent through the inlet pipe 12 to the condensation tank 5 filled with water, where the pyrolysis resins are deposited. Cleaning the condensation tank and adding water through the cover 13; A ball valve 14 is used to drain the water. The purified gas leaves the outlet of the condensation tank 15.

Установка работает следующим образом. Через люк 6 бункер 2 на весь объем загружается измельченным древесным топливом в виде пеллет, щепы, стружки, веток и т.п. Люк загрузочного бункера 6 герметично закрывается. Через фурмы 7, под воздействием разрежения, атмосферный воздух поступает в разогретую камеру газификации 4, где происходит паровоздушная газификация твердого топлива с образованием генераторного газа, состоящего в основном из смеси газов СО, СО₂, H₂, СН₄, N₂, О₂. Образующийся генераторный газ, проходя через зазор между корпусом 1, и бункером 2, поступает в выпускной патрубок газопровода 8, размещенный в верхней части корпуса газогенератора, при этом бункер 2 прогревается восходящими потоками генераторного газа. В нижней части бункера 2, на внешней стороне камеры газификации 4, установлен водяной теплообменник в виде змеевика 9, соединенный через тройник 10 с устройством для подачи перегретого пара в камеру газификации 4, паропроводом 19 и форсункой 11, выходящей в выпускной патрубок газопровода 8. Вода из бака конденсации 5, проходя по водопроводу 18 через теплообменник 9 и нагреваясь, превращается в перегретый пар, который с помощью устройства для подачи пара 3 поступает по паропроводу 19 в камеру газификации 4. Регулирование подачи перегретого пара в зону газификации осуществляется при помощи крана 17. Installation works as follows. Through the hatch 6, the hopper 2 is loaded into the entire volume with chopped wood fuel in the form of pellets, wood chips, shavings, branches, etc. The hatch of the loading hopper 6 is hermetically closed. Through the tuyeres 7, under the influence of rarefaction, atmospheric air enters the heated gasification chamber 4, where steam-gasification of solid fuel takes place with the formation of a generator gas, consisting mainly of a mixture of gases CO, CO ₂ , H ₂ , CH ₄ , N ₂ , O ₂ . The generated generator gas, passing through the gap between the housing 1, and the hopper 2, enters the exhaust pipe of the gas pipe 8, located in the upper part of the gasifier, while the hopper 2 is heated by the rising flows of the generator gas. In the lower part of the bunker 2, on the outside of the gasification chamber 4, a water heat exchanger is installed in the form of a coil 9, connected through a tee 10 to a device for supplying superheated steam to the gasification chamber 4, a steam line 19 and a nozzle 11 exiting into the outlet pipe of the gas pipeline 8. Water from the condensation tank 5, passing through the water supply pipe 18 through the heat exchanger 9 and heating up, it turns into superheated steam, which, using the steam supply device 3, enters the gasification chamber 4 through the steam pipe 4. Regulation of the supply of superheated steam to the zones Gasification is carried out with a crane 17.

Регулировка количества воды, подаваемой в теплообменник, выполняется краном 16. Перегретый пар из теплообменника 9, проходит через паропровод 19 и из форсунки 11 поступает в выпускной патрубок газопровода 8. Здесь перегретый пар, отличающий от водяного пара большим удельным объемом, температурой и высокой химической активностью, выполняет роль адсорбента для летучих смолистых соединений, насыщающих генераторный газ. Образующаяся парогазовая смесь поступает через впускной патрубок 12 в бак конденсации 5, заполненный водой, где происходит полная конденсация и осаждение связанных перегретым паром побочных продуктов пиролиза. Нейтрализация летучей сажи и смолы позволяет повысить эффективность генераторного газа. Очистка бака конденсации 5 и долив в него воды производится через крышку 13; для слива отработанной воды используется шаровой кран 14. Очищенный газ через выпускной патрубок бака конденсации 15 поступает к потребителю.The amount of water supplied to the heat exchanger is controlled by a valve 16. The superheated steam from the heat exchanger 9 passes through the steam pipe 19 and from the nozzle 11 enters the exhaust pipe of the gas pipe 8. Here, the superheated steam, which differs from water vapor by a large specific volume, temperature and high chemical activity , acts as an adsorbent for volatile resinous compounds saturating the generator gas. The resulting vapor-gas mixture enters through the inlet pipe 12 into a condensation tank 5 filled with water, where complete condensation and deposition of pyrolysis by-products associated with superheated steam occur. The neutralization of volatile soot and tar improves the efficiency of the generator gas. Cleaning the condensation tank 5 and adding water to it is done through the lid 13; A ball valve 14 is used to drain the waste water. The purified gas is supplied to the consumer through the outlet pipe of the condensation tank 15.

Сопоставительный анализ с ближайшим аналогом позволяет выявить отличия заявляемого технического решения, соответствующие критерию «новизна», а именно:Comparative analysis with the closest analogue allows you to identify differences between the claimed technical solution that meets the criterion of "novelty", namely:

- наличие на внешней стороне камеры газификации водяного теплообменника в виде змеевика для получения перегретого пара;- the presence on the outside of the gasification chamber of a water heat exchanger in the form of a coil to produce superheated steam;

- наличие в камере газификации устройства для подачи перегретого пара;- the presence in the gasification chamber of a device for supplying superheated steam;

- установка в выпускном патрубке газопровода форсунки для подачи перегретого пара;- installation of an nozzle in the exhaust pipe of the gas pipeline for supplying superheated steam;

- наличие крана для регулирования подачи перегретого пара в камеру газификации;- the presence of a crane to control the supply of superheated steam into the gasification chamber;

- использование заполненного водой бака конденсации.- use of a condensation tank filled with water.

Заявляемое устройство может быть изготовлено с помощью стандартных технологий; основные элементы конструкции выполнены из металла.The inventive device can be manufactured using standard technologies; The main structural elements are made of metal.

Источники информацииInformation sources

1. Авторское свидетельство СССР на изобретение №1778150, заявка №4694174 от 22.05.1989 г., опубл. 30.11.1992 г.1. USSR author's certificate for the invention No. 1778150, application No. 4694174 of 05.22.1989, publ. November 30, 1992

2. Патент РФ на изобретение №2081894, заявка №93026922 от 26.05.1993 г., опубл. 20.06.1997 г.2. RF patent for the invention No. 2081894, application No. 93026922 dated 05/26/1993, publ. 06/20/1997

3. Патент на изобретение РФ №2225429, заявка 2003108085 от 24.03.2003 г., опубл. 10.03.2003 г.3. Patent for the invention of the Russian Federation No. 2225429, application 2003108085 from 03.24.2003, publ. 03/10/2003

Claims

1. A gas generator comprising a loading hopper with a hatch, a cylindrical body with an outlet pipe of the gas pipeline located in the upper part, a condensation tank, a gasification chamber with metal tuyeres, equipped with a heat exchanger, characterized in that the heat exchanger is made in the form of a coil through which the condensation tank is piped through the water supply water enters and is connected to a device for supplying superheated steam to the gasification chamber, as well as to a steam line through which superheated steam is supplied to the nozzle installed in the exhaust pipe e gas pipeline.

2. The gas generator according to claim 1, characterized by the presence of a valve for regulating the steam in the device for supplying superheated steam to the gasification chamber.

3. The gas generator according to claim 1, characterized in that the condensation tank is filled with water and equipped with a valve for regulating the water supplied to the heat exchanger.