RU2232347C2 - Solid fuel gasifier - Google Patents

Solid fuel gasifier Download PDF

Info

Publication number
RU2232347C2
RU2232347C2 RU2002104964/03A RU2002104964A RU2232347C2 RU 2232347 C2 RU2232347 C2 RU 2232347C2 RU 2002104964/03 A RU2002104964/03 A RU 2002104964/03A RU 2002104964 A RU2002104964 A RU 2002104964A RU 2232347 C2 RU2232347 C2 RU 2232347C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gasifier
sections
fuel
section
furnace
Prior art date
Application number
RU2002104964/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002104964A (en
Inventor
А.И. Мещанкин (RU)
А.И. Мещанкин
Original Assignee
Мещанкин Андрей Иванович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Мещанкин Андрей Иванович filed Critical Мещанкин Андрей Иванович
Priority to RU2002104964/03A priority Critical patent/RU2232347C2/en
Publication of RU2002104964A publication Critical patent/RU2002104964A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2232347C2 publication Critical patent/RU2232347C2/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/12Heat utilisation in combustion or incineration of waste

Landscapes

  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

FIELD: processing of peat, poor-quality coal, wood-working waste, solid domestic garbage, etc. by interaction of fuel with gasifying agent and pyrolysis with production of fuel product-gas, this fuel gas-product may be used for heating of steam and hot-water boilers, in driers as fuel for gas turbines, it may be widely used in power generation/
SUBSTANCE: the solid fuel gasifier has a vertical shaft furnace with zones of drying, pyrolisis and combustion of solid fuel placed in succession, from top to bottom, in it. A charging device and a branch pipe for extraction of product-gas are located in the upper section of the furnace, a branch pipe for supply of the gasifying agent and a device for accumulation and removal of solid processing products - ash are located in the lower section. One or several sections are positioned between the upper and lower parts of the gasifier, they serve as components of the gasifier and have inner through cavities in the center located in the direction of the vertical axis of the gasifier and communicate with the inner cavities of the upper and lower parts, as well as with the inner cavities of the other components of the gasifier. The sections have a housing with a lining, fastened in it are the ends of the thermoaccumulating elements located in the inner cavity of the section. One or several furnace sections are made for rotation relative to the upper and lower parts of the gasifier about its vertical axis.
EFFECT: simplified structure, enhanced reliability and capacity.
7 cl, 4 dwg

Description

Газификатор твердого топлива предназначен для переработки торфа, низкосортного угля, отходов деревообработки, твердых бытовых отходов и т.п. путем взаимодействия топлива с газифицирующим агентом и пиролиза с получением горючего продукт-газа.The solid fuel gasifier is designed for the processing of peat, low-grade coal, wood processing waste, municipal solid waste, etc. by reacting fuel with a gasifying agent and pyrolysis to produce a combustible product gas.

Газификатор представляет собой вертикальную шахтную печь, внутри которой последовательно, сверху вниз, расположены зоны сушки, пиролиза и горения твердого топлива. В верхней части газификатора расположены загрузочное устройство в виде шлюзовой камеры и патрубок для отбора продукт-газа. В нижней части расположены устройство для накопления и вывода твердых продуктов переработки (золы) и патрубок для подачи газифицирующего агента. В настоящее время такая конструкция хорошо известна, например газогенератор “Бионер” финской фирмы “Перусюхтюма” (1). Продукт-газ образуется в газификаторе в результате взаимодействия топлива с газифицирующим агентом, а также в результате термического разложения топлива (пиролиза) и вторичных химических реакций. Этот горючий продукт-газ может использоваться для нагрева паровых и водогрейных котлов, в сушильных агрегатах как топливо для газовых турбин, а также может найти широкое применение в энергетике. Следует особо отметить, что при газификации твердых бытовых отходов (ТБО) одновременно решается еще одна не менее важная проблема по экологически чистому их уничтожению, так как двух стадийное сжигание (сначала газификация, а потом сжигание продукт-газа в котле) экологически значительно чище, чем обычное, и практически не требует дополнительной очистки продуктов горения.The gasifier is a vertical shaft furnace, inside of which are sequentially, from top to bottom, drying, pyrolysis and solid fuel combustion zones. In the upper part of the gasifier there is a loading device in the form of a lock chamber and a pipe for the selection of product gas. In the lower part there is a device for the accumulation and withdrawal of solid processed products (ash) and a pipe for supplying a gasifying agent. Currently, such a design is well known, for example, the Bioner gas generator of the Finnish company Perusyukhtyum (1). The product gas is formed in the gasifier as a result of the interaction of the fuel with a gasifying agent, as well as a result of thermal decomposition of the fuel (pyrolysis) and secondary chemical reactions. This combustible gas product can be used to heat steam and hot water boilers, in drying units as fuel for gas turbines, and can also be widely used in the energy sector. It should be noted that gasification of municipal solid waste (MSW) simultaneously solves another equally important problem for the environmentally friendly destruction of them, since two-stage burning (first gasification, and then burning the product gas in the boiler) is much cleaner than ordinary, and practically does not require additional purification of combustion products.

Непосредственно сам процесс газификации хорошо известен и уже используется не один десяток лет. Он заключается в следующем. Снизу в газификатор подается газифицирующий агент (влажный воздух). После прохождения через золу он нагревается и попадает в зону горения. В зоне горения расходуется весь свободный кислород газифицирующего агента. Далее горячие газообразные продукты горения поступают в зону пиролиза. В ней, в основном, и происходят процессы, связанные с образованием горючего газа. В этой зоне происходят вторичные химические реакции и термическое разложение (пиролиз) твердого топлива с образованием летучих горючих компонентов (продукт-газа) и твердого остатка (кокса). Далее горячие продукты горения и пиролиза проходят через свежее топливо, нагревают и сушат его, при этом сами остывают. На выходе горючий продукт-газ имеет температуру около 150°. Получаемый продукт-газ имеет невысокую калорийность, но достаточную для использования его в отопительных котлах.The gasification process itself is well known and has been used for decades. It is as follows. From below, a gasifying agent (moist air) is supplied to the gasifier. After passing through the ash, it heats up and enters the combustion zone. In the combustion zone, all the free oxygen of the gasification agent is consumed. Next, hot gaseous products of combustion enter the pyrolysis zone. In it, basically, the processes associated with the formation of combustible gas occur. In this zone, secondary chemical reactions and thermal decomposition (pyrolysis) of solid fuel occur with the formation of volatile combustible components (product gas) and a solid residue (coke). Next, the hot products of combustion and pyrolysis pass through fresh fuel, heat and dry it, while they cool down themselves. At the exit, the combustible product gas has a temperature of about 150 °. The resulting gas product has a low calorie content, but sufficient for use in heating boilers.

В газификаторе можно сжигать ТБО с влажностью до 60%. Процесс является сверхадиабатическим. Кокс сгорает в зоне горения газификатора с выделением тепла, которого достаточно для поддержания непрерывного процесса. В противном случае в ТБО добавляют немного высококалорийного топлива (например, каменный уголь, отходы деревообработки, и т.п.) для поддержания процесса.In a gasifier, solid waste with a moisture content of up to 60% can be burned. The process is super-adiabatic. Coke burns in the combustion zone of the gasifier with the release of heat, which is sufficient to maintain a continuous process. Otherwise, some high-calorie fuel (for example, coal, wood waste, etc.) is added to the MSW to support the process.

Более подробно этот процесс описан в работах Института химической физики в Черноголовке (см. патент РФ №2079051) и был реализован им совместно с финской фирмой. Вариант газификатора Института химической физики в Черноголовке следует рассматривать как аналог предлагаемого газификатора. В аналоге предусматривается смешивание ТБО с кусками огнеупорного материала перед сжиганием для улучшения теплообмена и газопроницаемости. Однако это значительно усложняет оборудование для загрузки газификатора и выгрузки золы, а также не исключает, а следовательно, усложняет процесс перемешивания ТБО внутри газификатора, что в условиях высокой температуры становится непреодолимым препятствием.This process is described in more detail in the work of the Institute of Chemical Physics in Chernogolovka (see RF patent No. 2079051) and was implemented by him together with a Finnish company. A variant of the gasifier of the Institute of Chemical Physics in Chernogolovka should be considered as an analogue of the proposed gasifier. The analogue provides for mixing solid waste with pieces of refractory material before burning to improve heat transfer and gas permeability. However, this greatly complicates the equipment for loading the gasifier and unloading the ash, and does not exclude it, and therefore, complicates the process of mixing the solid waste inside the gasifier, which becomes an insurmountable obstacle at high temperatures.

Предлагаемый вариант газификатора конструктивно проще в изготовлении и эксплуатации. Следовательно, он значительно дешевле, надежней и конкурентоспособней аналога. В нем применены термоаккумулирующие элементы, которые обеспечивают равномерное распределение температуры и газопроницаемости топлива по горизонтальным сечениям печи, что является главным условием качественного протекания процесса газификации. Равномерный прогрев и равномерная газопроницаемость топлива способствуют более интенсивному протеканию химических реакций и процесса пиролиза, а также выходу более высокого процента содержания горючих газов в продукт-газе.The proposed version of the gasifier is structurally easier to manufacture and operate. Therefore, it is much cheaper, more reliable and more competitive than its counterpart. It uses thermal storage elements that provide a uniform distribution of temperature and gas permeability of the fuel over the horizontal sections of the furnace, which is the main condition for the quality of the gasification process. Uniform heating and uniform gas permeability of the fuel contribute to more intensive chemical reactions and the pyrolysis process, as well as the release of a higher percentage of combustible gases in the product gas.

Очень часто твердое топливо имеет неравномерно распределенную по объему насыпную плотность или под воздействием температуры может спекаться. Например, твердые бытовые отходы (ТБО). В местах спекания топлива или в местах увеличенной плотности ухудшаются газопроницаемость, теплообмен, наблюдается местное снижение температуры и, как следствие, происходит замедление процесса горения и пиролиза. Газифицирующий агент, содержащий кислород, устремляется в области, где есть хорошая газопроницаемость, образуя при этом глубокие прогары в свежем топливе и способствуя при этом увеличению размеров имеющихся и образованию новых спеков. Процесс газификации окончательно нарушается при выходе прогара на верхнюю границу топлива.Very often, solid fuel has a bulk density unevenly distributed over the volume, or it can sinter under the influence of temperature. For example, municipal solid waste (MSW). In places of fuel sintering or in places of increased density, gas permeability and heat transfer deteriorate, local temperature decreases and, as a result, the combustion process and pyrolysis slow down. A gasifying agent containing oxygen rushes in the area where there is good gas permeability, forming deep burns in fresh fuel while contributing to an increase in the size of existing ones and the formation of new cakes. The gasification process is finally violated when burnout exits to the upper fuel boundary.

Для обеспечения равномерного распределения температуры и газопроницаемости топлива по горизонтальным сечениям печи применяют различные устройства и способы. Например, способ, описанный в патенте RU 2079051, при котором увеличивают несгораемую часть в ТБО путем добавления в них кусков огнеупорного материала для улучшения теплообмена и газопроницаемости. Однако этот способ не исключает прогаров и спеков в свежем топливе.To ensure uniform distribution of temperature and gas permeability of the fuel across the horizontal sections of the furnace, various devices and methods are used. For example, the method described in patent RU 2079051, in which the non-combustible part is increased in MSW by adding pieces of refractory material to them to improve heat transfer and gas permeability. However, this method does not exclude burnouts and cakes in fresh fuel.

В качестве прототипа рассмотрим способ, описанный в патенте US 4732091, когда твердое топливо проходит через последовательность камер шахтной печи, разделенных горизонтальными подвижными решетками, в которых топливо пиролизуется и сгорает в противотоке газифицирующего агента. К недостаткам такого газификатора следует отнести наличие в нем подвижных решеток. В условиях высокой температуры при различных видах топлива очень сложно обеспечить долговременную и надежную работу этих решеток. Решетки должны обладать достаточно большой прочностью и стойкостью при высокой температуре в агрессивной среде.As a prototype, consider the method described in US patent 4732091, when solid fuel passes through a sequence of chambers of a shaft furnace, separated by horizontal movable gratings, in which the fuel is pyrolyzed and burned in countercurrent gasification agent. The disadvantages of such a gasifier include the presence of movable gratings in it. In high temperature conditions with various types of fuel it is very difficult to ensure the long-term and reliable operation of these grids. Lattices should have a sufficiently high strength and resistance at high temperature in an aggressive environment.

Для нормального протекания процесса на решетках не должно образовываться спеков. В противном случае процесс газификации будет замедляться, что приводит к снижению производительности.For the normal course of the process, no cakes should form on the gratings. Otherwise, the gasification process will slow down, which leads to a decrease in productivity.

Предлагаемый газификатор имеет более простое и надежное устройство для обеспечения равномерного распределения температуры и газопроницаемости по горизонтальным сечениям печи по сравнению с прототипом и аналогами и позволяет получать более высокую производительность процесса.The proposed gasifier has a simpler and more reliable device to ensure uniform distribution of temperature and gas permeability across the horizontal sections of the furnace in comparison with the prototype and analogues and allows to obtain a higher productivity of the process.

Он так же, как и прототип, выполнен в виде вертикальной шахтной печи, внутри которой последовательно, сверху вниз, расположены зоны сушки, пиролиза и горения твердого топлива. В верхней части расположены загрузочное устройство и патрубок для отбора продукт-газа, в нижней части - патрубок для подачи газифицирующего агента и устройство для накопления и вывода твердых продуктов переработки - золы. Между верхней и нижней частями газификатора расположены одна или несколько секций, являющихся составными частями газификатора, имеющие в центре внутренние сквозные полости, расположенные в направлении вертикальной оси газификатора и сообщающиеся с внутренними полостями верхней и нижней части, а также с внутренними полостями других составных частей газификатора.It, like the prototype, is made in the form of a vertical shaft furnace, inside of which are sequentially, from top to bottom, drying, pyrolysis and combustion zones of solid fuel. In the upper part there is a loading device and a nozzle for product gas extraction, in the lower part there is a nozzle for supplying a gasifying agent and a device for accumulating and removing solid processing products - ash. Between the upper and lower parts of the gasifier there are one or several sections, which are components of the gasifier, having central through cavities in the center located in the direction of the vertical axis of the gasifier and communicating with the internal cavities of the upper and lower parts, as well as with the internal cavities of the other components of the gasifier.

В предлагаемом газификаторе внутренние секции имеют кожух с расположенной в нем футеровкой, в которой закреплены концы термоаккумулирующих элементов. Сами элементы расположены во внутренних полостях секций. Они равномерно распределены по объему внутренних полостей и обладают достаточно большой теплоемкостью. Одна или несколько секций печи выполнены с возможностью вращения относительно верхней и нижней частей газификатора вокруг его вертикальной оси.In the proposed gasifier, the inner sections have a casing with a lining located in it, in which the ends of the thermal storage elements are fixed. The elements themselves are located in the internal cavities of the sections. They are evenly distributed over the volume of internal cavities and have a sufficiently large heat capacity. One or more sections of the furnace are made to rotate relative to the upper and lower parts of the gasifier around its vertical axis.

Термоаккумулирующие элементы - это стержни из керамики, круглого или любого другого сечения, диаметром 100-200 мм. Керамика обладает достаточно большой теплоемкостью и прочностью при высокой температуре, а также высокой стойкостью в агрессивной и окислительной среде.Thermal storage elements are rods made of ceramic, round or any other section, with a diameter of 100-200 mm. Ceramics has a sufficiently large heat capacity and strength at high temperature, as well as high resistance in aggressive and oxidizing environments.

Расположение термоаккумулирующих элементов во внутренней полости секции может быть различно. Наиболее целесообразно располагать их во внутренней полости диаметрально, один над другим, под углом к друг другу или в виде объемной решетки, где элементы одного ряда находятся под углом к элементам другого ряда. Концы керамических стержней должны быть закреплены в футеровке с учетом термического расширения, например, с помощью термостойкой минеральной ваты.The location of the thermal storage elements in the internal cavity of the section may be different. It is most expedient to arrange them diametrically in the inner cavity, one above the other, at an angle to each other or in the form of a volumetric lattice, where the elements of one row are at an angle to the elements of the other row. The ends of the ceramic rods must be fixed in the lining, taking into account thermal expansion, for example, using heat-resistant mineral wool.

Секции выполнены в виде металлического кожуха с расположенной в нем футеровкой, в которой и закреплены концы термоаккумулирующих элементов. Секции опираются через упорные подшипники на такие же секции или на нижнюю часть газификатора. На наружной поверхности кожуха секции имеется устройство, через которое передается усилие для вращения секции от привода, например, в виде зубчатого колеса для механического или гидравлического привода.The sections are made in the form of a metal casing with a lining located in it, in which the ends of the thermal storage elements are fixed. Sections are supported through thrust bearings on the same sections or on the lower part of the gasifier. On the outer surface of the casing of the section there is a device through which the force is transmitted to rotate the section from the drive, for example, in the form of a gear for a mechanical or hydraulic drive.

Направление вращения секций может быть произвольное, в любую сторону. Желательно, чтобы соседние секции вращались в разные стороны. Это существенно улучшит перемешивание топлива и создаст более равномерное распределение температуры и газопроницаемости по горизонтальным сечениям печи. Скорость вращения выбирается исходя из вида сжигаемого топлива.The direction of rotation of the sections can be arbitrary, in any direction. Advantageously, adjacent sections rotate in different directions. This will significantly improve the mixing of the fuel and create a more uniform distribution of temperature and gas permeability over the horizontal sections of the furnace. The rotation speed is selected based on the type of fuel burned.

Зазоры между составными частями газификатора - между секциями и/или между секциями и верхней и/или нижней частями газификатора - герметизированы с помощью лабиринтных уплотнений, заполненных жидкостью. Они выполнены в виде цилиндрического кольца, закрепленного на верхней, относительно зазора, части и расположенного внутри кольцевой полости, образованной на нижней, относительно того же зазора, составной части газификатора. В кольцевую полость залита жидкость, уровень которой находится выше нижней торцевой поверхности цилиндрического кольца. Уровень жидкости должен быть достаточным, чтобы компенсировать небольшое избыточное давление внутри газификатора и предотвратить истечение горячих газов наружу. В качестве жидкости может быть использовано отработанное моторное масло, а для компенсации более значительного избыточного давления внутри газификатора в масло можно добавить наполнитель высокой плотности, например металлический порошок.The gaps between the components of the gasifier - between the sections and / or between the sections and the upper and / or lower parts of the gasifier - are sealed with labyrinth seals filled with liquid. They are made in the form of a cylindrical ring fixed on the upper, relative to the gap, part and located inside the annular cavity formed on the lower, relative to the same gap, component of the gasifier. A liquid is poured into the annular cavity, the level of which is higher than the lower end surface of the cylindrical ring. The liquid level should be sufficient to compensate for the slight excess pressure inside the gasifier and to prevent the outflow of hot gases. Used liquid can be used engine oil, and to compensate for more significant excess pressure inside the gasifier, a high-density filler, for example, metal powder, can be added to the oil.

В зазорах, образующихся между частями и секциями газификатора, находится воздух. Воздух имеет очень низкую теплопроводность. Поэтому он будет служить хорошей теплоизоляцией при условии, что через зазоры не будет происходить истечения горячих газов.In the gaps formed between the parts and sections of the gasifier, there is air. Air has a very low thermal conductivity. Therefore, it will serve as a good thermal insulation, provided that no hot gases flow through the gaps.

Для удобства монтажа, технического обслуживания и эксплуатации газификатора можно предусмотреть специальную конструкцию, состоящую из опор и площадок обслуживания, транспортера загрузки топлива и транспортера выгрузки золы. Можно также этот процесс полностью автоматизировать, как это сделала финская фирма на газификаторе “Бионер”.For ease of installation, maintenance and operation of the gasifier, a special design can be provided consisting of supports and service platforms, a fuel loading conveyor and an ash unloading conveyor. You can also fully automate this process, as the Finnish company did on the Bioner gasifier.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется прилагаемым к заявке иллюстративным материалом. На фиг.1 представлен общий вид газификатора; на фиг.2 - сечение по Б-Б; на фиг.3 - сечение по А-А; на фиг.4 - зазоры между секциями.The essence of the invention is illustrated by the accompanying illustrative material. Figure 1 presents a General view of the gasifier; figure 2 is a section along BB; figure 3 is a section along aa; figure 4 - the gaps between the sections.

Газификатор выполнен в виде вертикальной шахтной печи, внутри которой последовательно, сверху вниз, расположены зоны сушки, пиролиза и горения твердого топлива (см.фиг.1). В верхней части 1 расположены загрузочное устройство 2 и патрубок 3 для отбора продукт-газа, в нижней части 4 - патрубок 5 для подачи газифицирующего агента и устройство 6 для накопления и вывода твердых продуктов переработки (золы). Между верхней и нижней частями газификатора расположены одна или несколько секций 7, являющихся составными частями печи, имеющие в центре внутренние сквозные полости 8, расположенные в направлении вертикальной оси газификатора и сообщающиеся с внутренними полостями верхней и нижней части, а также с внутренними полостями других составных частей. Внутренние полости секций имеют футеровку 9, в которой закреплены концы термоаккумулирующих элементов 10. Сами элементы 10 расположены во внутренних полостях секций. Они равномерно распределены по объему внутренних полостей и обладают достаточно большой теплоемкостью.The gasifier is made in the form of a vertical shaft furnace, inside of which are sequentially, from top to bottom, drying, pyrolysis and combustion zones of solid fuel (see figure 1). In the upper part 1 there is a loading device 2 and a pipe 3 for sampling the product gas, in the lower part 4 - a pipe 5 for supplying a gasifying agent and a device 6 for the accumulation and withdrawal of solid processed products (ash). Between the upper and lower parts of the gasifier there are one or several sections 7, which are components of the furnace, having in the center internal through cavities 8 located in the direction of the vertical axis of the gasifier and communicating with the internal cavities of the upper and lower parts, as well as with the internal cavities of other components . The internal cavities of the sections have a lining 9, in which the ends of the thermally accumulating elements 10 are fixed. The elements 10 themselves are located in the internal cavities of the sections. They are evenly distributed over the volume of internal cavities and have a sufficiently large heat capacity.

Термоаккумулирующие элементы 10 целесообразно изготавливать из керамики в виде стержней круглого сечения диаметром 100-200 мм, так как керамика обладает достаточно большой теплоемкостью и прочностью при высокой температуре, а также высокой стойкостью в агрессивной и окислительной среде.Thermally storage elements 10 are expediently made of ceramic in the form of round rods with a diameter of 100-200 mm, since the ceramic has a sufficiently large heat capacity and strength at high temperature, as well as high resistance in aggressive and oxidizing environments.

Форма и расположение термоаккумулирующих элементов во внутренней полости секции может быть различна. Наиболее целесообразно располагать их во внутренней полости диаметрально, один над другим, под углом к друг другу (см.фиг.2), или в виде объемной решетки, где элементы одного ряда находятся под углом к элементам другого ряда (см.фиг.3), в зависимости от видов топлива и технологического процесса. Концы керамических элементов должны быть закреплены в футеровке с учетом термического расширения, например, с помощью термостойкой минеральной ваты 11.The shape and location of the thermal storage elements in the internal cavity of the section may be different. It is most expedient to arrange them diametrically in the inner cavity, one above the other, at an angle to each other (see figure 2), or in the form of a volumetric lattice, where the elements of one row are at an angle to the elements of the other row (see figure 3) , depending on the type of fuel and the process. The ends of the ceramic elements must be fixed in the lining taking into account thermal expansion, for example, using heat-resistant mineral wool 11.

Секции 7 рекомендуется выполнять в виде металлического кожуха 12 с расположенной в нем футеровкой 9, в которой закреплены концы термоаккумулирующих элементов 10. Секции 7 опираются через упорные подшипники 13 на такие же секции или на нижнюю часть газификатора. На внешней боковой поверхности секции расположено устройство 14, являющееся частью привода вращения, например, в виде зубчатого колеса для механического или гидравлического привода 15.Section 7 is recommended to be performed in the form of a metal casing 12 with a lining 9 located in it, in which the ends of the thermal storage elements 10 are fixed. Sections 7 are supported through thrust bearings 13 on the same sections or on the lower part of the gasifier. A device 14 is located on the outer side surface of the section, which is part of a rotation drive, for example, in the form of a gear for a mechanical or hydraulic drive 15.

Вращение секций может быть произвольное, в любую сторону, но желательно, чтобы соседние секции вращались в разные стороны. Это существенно улучшит перемешивание топлива и создаст более равномерное распределение температуры и газопроницаемости по горизонтальным сечениям печи.The rotation of the sections can be arbitrary, in any direction, but it is desirable that the neighboring sections rotate in different directions. This will significantly improve the mixing of the fuel and create a more uniform distribution of temperature and gas permeability over the horizontal sections of the furnace.

Зазоры между секциями и частями газификатора герметизируются с помощью лабиринтных уплотнений, заполненных жидкостью. Они выполнены в виде цилиндрического кольца 16, закрепленного на верхней, относительно зазора, части газификатора и расположенного внутри кольцевой полости 17 (см.фиг.4), образованной на нижней, относительно того же зазора 18, составной части газификатора. В кольцевую полость залита жидкость, уровень которой находится выше нижней торцевой поверхности цилиндрического кольца 16. Уровень жидкости должен быть достаточным, чтобы компенсировать небольшое избыточное давление внутри газификатора и предотвратить истечение горячих газов наружу. В качестве жидкости может быть использовано отработанное моторное масло, а для компенсации более значительного избыточного давления внутри газификатора в масло можно добавить наполнитель высокой плотности, например металлический порошок.The gaps between the sections and parts of the gasifier are sealed with labyrinth seals filled with liquid. They are made in the form of a cylindrical ring 16 mounted on the upper part relative to the gap of the gasifier and located inside the annular cavity 17 (see Fig. 4) formed on the lower part of the gasifier relative to the same gap 18. A liquid is poured into the annular cavity, the level of which is higher than the lower end surface of the cylindrical ring 16. The liquid level must be sufficient to compensate for the slight excess pressure inside the gasifier and to prevent the outflow of hot gases. Used liquid can be used engine oil, and to compensate for more significant excess pressure inside the gasifier, a high-density filler, for example, metal powder, can be added to the oil.

В зазорах 18, образующихся между частями и секциями газификатора, находится воздух. Воздух имеет очень низкую теплопроводность, поэтому он будет служить хорошей теплоизоляцией при условии, что через зазоры не будет происходить истечения горячих газов.In the gaps 18 formed between the parts and sections of the gasifier, there is air. Air has a very low thermal conductivity, so it will serve as a good thermal insulation, provided that no hot gases flow through the gaps.

Для удобства монтажа, технического обслуживания и эксплуатации газификатора можно предусмотреть специальную конструкцию, состоящую из опор 19, площадок обслуживания 20, транспортера загрузки топлива 21 и транспортера выгрузки золы 22. Можно также этот процесс полностью автоматизировать, как это сделала финская фирма на газификаторе “Бионер”.For ease of installation, maintenance and operation of the gasifier, a special design can be provided, consisting of supports 19, service platforms 20, fuel loading conveyor 21 and ash unloading conveyor 22. You can also completely automate this process, as the Finnish company did on the Bioner gasifier .

Газификатор работает следующим образом. Изначально газификатор загружается с помощью транспортера 21 и загрузочного устройства 2 относительно легким топливом, чтобы не повредить термоаккумулирующие элементы, например, древесной щепой или торфом. Газификатор с топливом разогревают через специальные отверстия снизу с помощью горячего воздуха или газовых горелок до воспламенения топлива и подают через патрубок 5 газифицирующий агент, содержащий кислород. В дальнейшем все главные параметры непрерывного процесса газификации удерживаются на необходимом уровне путем регулировки расхода газифицирующего агента.The gasifier works as follows. Initially, the gasifier is loaded using a conveyor 21 and a loading device 2 with relatively light fuel, so as not to damage the thermal storage elements, for example, wood chips or peat. A gasifier with fuel is heated through special openings from below using hot air or gas burners until the fuel ignites and a gasifying agent containing oxygen is supplied through pipe 5. Subsequently, all the main parameters of the continuous gasification process are held at the required level by adjusting the flow rate of the gasification agent.

Для быстрого разогрева футеровки и термоаккумулирующих элементов до необходимой температуры дополнительно может быть загружено высококалорийное топливо. После их разогрева переходят на имеющийся вид топлива. В соответствии с предписанной технологией секции 7 начинают вращать с помощью привода 15.For quick heating of the lining and thermal storage elements to the required temperature, high-calorie fuel can be additionally loaded. After their heating, they switch to the existing type of fuel. In accordance with the prescribed technology, sections 7 are started to rotate using drive 15.

При использовании неспекаемого топлива, такого как отходы деревообработки и т.п., вращение секций необязательно при условии, что обеспечивается равномерная газопроницаемость при загрузке. Но если топливо спекается или не обеспечивается равномерная газопроницаемость при загрузке, то необходимо придать вращение секциям с термоаккумулирующими элементами. Спеки и уплотнения топлива, образовавшиеся выше или на уровне секции, соприкасаясь с горячими термоаккумулирующими элементами, интенсивно нагреваются и в процессе вращения разрушаются. При этом улучшаются газопроницаемость и теплообмен в спеках и уплотнениях и, как следствие, ускоряется процесс пиролиза, ликвидируются прогары, растет производительность газификатора.When using unsintered fuels such as woodworking wastes and the like, rotation of the sections is not necessary provided that uniform gas permeability is ensured when loading. But if the fuel is sintered or uniform gas permeability is not ensured during loading, it is necessary to impart rotation to sections with thermal storage elements. Specks and fuel seals formed above or at the section level, in contact with hot thermo-accumulating elements, are heated intensively and are destroyed during rotation. At the same time, gas permeability and heat transfer in the cakes and seals are improved and, as a result, the pyrolysis process is accelerated, burnouts are eliminated, and the performance of the gasifier increases.

Вращение секций с термоаккумулирующими элементами улучшает теплообмен между частичками топлива. Это происходит следующим образом. В первый момент термоаккумулирующий элемент находится в горячей области, где хорошая газопроницаемость и интенсивно идет процесс нагрева, в том числе и термоаккумулирующих элементов. В следующий момент, например при повороте, элемент попадает в холодную область с низкой температурой и газопроницаемостью, которой отдает тепло и разрушает ее, увеличивая температуру и газопроницаемость. Таким образом, в зоне термоаккумулирующих элементов создается область равномерно распределенной по горизонтальным сечениям температуры и газопроницаемости, что существенно ускоряет процесс газификации. Если твердое топливо имеет большую склонность к образованию спеков (например, ТБО), то необходимо установить несколько вращающихся секций с термоаккумулирующими элементами в разных зонах газификатора.The rotation of the sections with thermal storage elements improves heat transfer between the particles of fuel. This happens as follows. At the first moment, the thermal storage element is located in a hot region where there is good gas permeability and the heating process is intensively underway, including thermal storage elements. At the next moment, for example, when turning, the element enters a cold region with a low temperature and gas permeability, which gives off heat and destroys it, increasing temperature and gas permeability. Thus, in the zone of thermally accumulating elements, a region is created that is uniformly distributed over horizontal sections of temperature and gas permeability, which significantly accelerates the gasification process. If solid fuel has a high tendency to form cakes (for example, solid waste), then it is necessary to install several rotating sections with thermo-accumulating elements in different zones of the gasifier.

Источники информацииSources of information

1. “Наука и жизнь”, 1987, N 2, стр.31, “Бионер”.1. “Science and Life”, 1987, N 2, p.31, “Bioner”.

2. Патент РФ № 2079051, 23.06.94.2. RF patent No. 2079051, 06/23/94.

3. Патент США № 798032, 1928.3. US Patent No. 798032, 1928.

4. Патент США № 796390, 1928.4. US Patent No. 796390, 1928.

5. Патент США № 732091, 1927.5. US patent No. 732091, 1927.

Claims (7)

1. Газификатор твердого топлива, содержащий вертикальную шахтную печь, внутри которой последовательно, сверху вниз, расположены зоны сушки, пиролиза и горения твердого топлива, в верхней части печи расположены загрузочное устройство и патрубок для отбора продукт-газа, в нижней части расположены патрубок для подачи газифицирующего агента и устройство для накопления и вывода твердых продуктов переработки - золы, между верхней и нижней частями газификатора расположены одна или несколько секций, являющихся составными частями газификатора, имеющих в центре внутренние сквозные полости, расположенные в направлении вертикальной оси газификатора и сообщающиеся с внутренними полостями верхней и нижней частей, а также с внутренними полостями других составных частей газификатора, отличающийся тем, что секции имеют кожух с расположенной в нем футеровкой, в которой закреплены концы термоаккумулирующих элементов, расположенных во внутренней полости секции, причем одна или несколько секций печи выполнены с возможностью вращения относительно верхней и нижней частей газификатора вокруг его вертикальной оси.1. A solid fuel gasifier containing a vertical shaft furnace, inside which drying, pyrolysis and burning zones of solid fuel are sequentially arranged, from top to bottom, a charging device and a pipe for sampling product gas are located in the upper part of the furnace, and a supply pipe is located in the lower part a gasifying agent and a device for accumulating and removing solid products of processing - ash, between the upper and lower parts of the gasifier there are one or more sections that are components of the gasifier, having internal through cavities in the center located in the direction of the vertical axis of the gasifier and communicating with the internal cavities of the upper and lower parts, as well as with the internal cavities of the other components of the gasifier, characterized in that the sections have a casing with a lining located in it, in which the ends are fixed thermal storage elements located in the inner cavity of the section, and one or more sections of the furnace are made to rotate relative to the upper and lower parts of the gasifier District its vertical axis. 2. Газификатор по п.1, отличающийся тем, что секции печи выполнены с возможностью вращения друг относительно друга вокруг вертикальной оси газификатора.2. The gasifier according to claim 1, characterized in that the furnace sections are rotatable relative to each other around the vertical axis of the gasifier. 3. Газификатор по п.1 или 2, отличающийся тем, что кожух секции выполнен металлическим, на его нижней торцевой поверхности установлен упорный подшипник, опирающийся на нижнюю часть газификатора или на такой же кожух секции, а на наружной поверхности кожуха имеется устройство, через которое передается усилие для вращения секции от привода.3. The gasifier according to claim 1 or 2, characterized in that the casing of the section is made of metal, a thrust bearing is mounted on its lower end surface, resting on the lower part of the gasifier or on the same casing of the section, and on the outer surface of the casing there is a device through which force is transmitted to rotate the section from the drive. 4. Газификатор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что термоаккумулирующие элементы выполнены из керамики в виде стержней.4. The gasifier according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the thermal storage elements are made of ceramic in the form of rods. 5. Газификатор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что термоаккумулирующие элементы расположены во внутренней полости секции в виде объемной решетки, где элементы одного ряда находятся под углом к элементам другого ряда.5. The gasifier according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the thermal storage elements are located in the internal cavity of the section in the form of a volumetric lattice, where the elements of one row are at an angle to the elements of the other row. 6. Газификатор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что термоаккумулирующие элементы расположены во внутренней полости секции диаметрально, один над другим под углом к друг другу.6. The gasifier according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the thermal storage elements are diametrically located in the inner cavity of the section, one above the other at an angle to each other. 7. Газификатор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что зазоры между составными частями газификатора – между секциями и/или между секциями и верхней и/или нижней частями газификатора - герметизированы с помощью лабиринтных уплотнений, заполненных жидкостью, выполненных в виде цилиндрического кольца, закрепленного на верхней, относительно зазора, части газификатора и расположенного внутри кольцевой полости, образованной на нижней, относительно того же зазора, части газификатора, в кольцевую полость залита жидкость, уровень которой находится выше нижней торцевой поверхности цилиндрического кольца.7. The gasifier according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the gaps between the components of the gasifier - between the sections and / or between the sections and the upper and / or lower parts of the gasifier - are sealed with labyrinth seals filled with liquid, made in the form a cylindrical ring fixed on the upper part of the gasifier relative to the gap and located inside the annular cavity formed on the lower part of the gasifier relative to the same gap, liquid is filled into the annular cavity, the level of which is tsya above the lower end surface of the cylindrical ring.
RU2002104964/03A 2002-02-27 2002-02-27 Solid fuel gasifier RU2232347C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002104964/03A RU2232347C2 (en) 2002-02-27 2002-02-27 Solid fuel gasifier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002104964/03A RU2232347C2 (en) 2002-02-27 2002-02-27 Solid fuel gasifier

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002104964A RU2002104964A (en) 2002-10-27
RU2232347C2 true RU2232347C2 (en) 2004-07-10

Family

ID=33412308

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002104964/03A RU2232347C2 (en) 2002-02-27 2002-02-27 Solid fuel gasifier

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2232347C2 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD4188C1 (en) * 2011-11-07 2013-06-30 Валерий ДИНТОВ Plant for processing carbon-bearing raw material
RU2497045C1 (en) * 2012-03-19 2013-10-27 Евгений Михайлович Кашин Solid fuel gas generator
RU2545199C1 (en) * 2014-01-29 2015-03-27 Андрей Иванович Мещанкин Gasifier of solid domestic waste and solid fuel
RU2579112C1 (en) * 2014-10-31 2016-03-27 Евгений Михайлович Кашин Solid-fuel gas generator
RU174539U1 (en) * 2017-01-27 2017-10-19 Виктор Семёнович Злобин Solid fuel gas generator
RU2655321C1 (en) * 2017-07-21 2018-05-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вятский государственный университет" (ВятГУ) Solid fuel continuous operation gasifier
WO2023111376A1 (en) 2021-12-13 2023-06-22 Greene Enterprise, S.L. Method for valorization of waste material

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD4188C1 (en) * 2011-11-07 2013-06-30 Валерий ДИНТОВ Plant for processing carbon-bearing raw material
RU2497045C1 (en) * 2012-03-19 2013-10-27 Евгений Михайлович Кашин Solid fuel gas generator
RU2545199C1 (en) * 2014-01-29 2015-03-27 Андрей Иванович Мещанкин Gasifier of solid domestic waste and solid fuel
RU2579112C1 (en) * 2014-10-31 2016-03-27 Евгений Михайлович Кашин Solid-fuel gas generator
RU174539U1 (en) * 2017-01-27 2017-10-19 Виктор Семёнович Злобин Solid fuel gas generator
RU2655321C1 (en) * 2017-07-21 2018-05-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вятский государственный университет" (ВятГУ) Solid fuel continuous operation gasifier
WO2023111376A1 (en) 2021-12-13 2023-06-22 Greene Enterprise, S.L. Method for valorization of waste material

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2545549C (en) Pyrolyzing gasification system and method of use
US10618088B2 (en) Pyrolytic furnace, water gas generation system, and combustion gas supply method for water gas generation system
EA001294B1 (en) Gasification reactor apparatus
KR100960361B1 (en) Combustor for The Higher Calorific Valued Solid Fuel Derived from Dried Sludge, Mobile Grate used thereof
KR20170139083A (en) Pyrolysis apparatus and method
RU2232347C2 (en) Solid fuel gasifier
RU2084493C1 (en) Method of gasifying solid fuel, method and apparatus for gasifying coal
RU2545199C1 (en) Gasifier of solid domestic waste and solid fuel
JP4620620B2 (en) Waste gasifier and operating method thereof
CA2568029C (en) Improved gasifier
JP2006321945A (en) Gasification apparatus
JP6886242B2 (en) Hydrogen supply system
JP2008231326A (en) Ignition apparatus for moving bed type gasification furnace and moving bed type gasification furnace using the same
US11939545B2 (en) Inclined rotary gasifier waste to energy system
JP2006220365A (en) Waste gasifying device
CN105066111B (en) Biomass high-temperature gasification torch firing boiler
RU2733777C2 (en) Method of producing combustible gas free from pyrolysis resins during condensed fuel gasification and device for implementation thereof
KR101997506B1 (en) Cyclone Gasifier
RU2663433C1 (en) Method for processing solid fuel with production of combustible gas and reactor for its implementation
RU199402U1 (en) DUAL MODE GAS GENERATOR
RU2657042C2 (en) Method for producing a combustible gas from a solid fuel and reactor for its implementation
CN204943451U (en) Biomass high-temperature gasification torch firing boiler
RU2743473C1 (en) Gas generator
JP2005255787A (en) Method for gasifying waste material and device for gasifying waste material
JPS61207493A (en) Coal gasifying apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080228

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20100310

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110228