RU2315083C2 - Газификатор твердого топлива - Google Patents
Газификатор твердого топлива Download PDFInfo
- Publication number
- RU2315083C2 RU2315083C2 RU2006102507/15A RU2006102507A RU2315083C2 RU 2315083 C2 RU2315083 C2 RU 2315083C2 RU 2006102507/15 A RU2006102507/15 A RU 2006102507/15A RU 2006102507 A RU2006102507 A RU 2006102507A RU 2315083 C2 RU2315083 C2 RU 2315083C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- combustion
- stage
- fuel
- gasifier
- ignition
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Gasification And Melting Of Waste (AREA)
Abstract
Изобретение относится к устройствам для газификации твердого топлива. Топливо загружают в реактор 1 с помощью устройства 2 для загрузки топлива. В качестве твердого топлива может быть использован кусковой уголь, древесина, торф. Газификатор выполнен многоступенчатым, со ступенями 5, 6 и 7, которые включают устройства для поджига и стабилизации горения топлива 8, 9 и 10, расположенные в каждой последующей ступени ниже предыдущего на 0,5-1,5 диаметра реактора. В первой ступени 5 происходит сушка, пиролиз и частичное сжигание топлива. На верхней границе теплового пятна второй ступени 6 происходит выгорание всего кислорода, образовавшегося в результате расщепления пара. На третьей ступени 7 дожигаются и поглощаются остатки углерода. Синтез-газ выводят из газификатора через устройство 3. Шлак и золу удаляют с помощью устройства 4. Каждая ступень снабжена устройством для подвода пара 19, 20 или 21, размещенным ниже устройства для поджига и стабилизации горения 8, 9 или 10. Устройства для поджига и стабилизации горения могут быть снабжены кольцевыми коллекторами 12, 14 или 15, соединенными с горелками 11. Изобретение позволяет повысить эффективность и упростить конструкцию газификатора, обеспечивая при этом полное сгорание кускового топлива без его предварительной подготовки. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Изобретение относится к области энергетики, в частности к устройствам для газификации твердого топлива.
Известен газификатор обращенного процесса для газификации пылевидного топлива, содержащий реактор, выполненный в виде тела вращения с вертикальной осью, устройства для загрузки топлива в реактор и отвода из него газа и шлака, а также устройства для подвода в реактор окислителя через горелку или пара и окислителя. Кроме того, газификатор снабжен расположенными в несколько ярусов соплами для подвода воды на стенки реактора (патент RU 2052492, кл. С10J 3/00, опубл. 01.20.1996).
Недостатками такого газификатора являются попадание угольной пыли в зону водяной завесы и исключение ее из реакции, интенсивное испарение водяной завесы верхних ярусов, что ведет к повышению процентного содержания пара в синтез-газе, а также смывание угольной пыли в шлак нижними ярусами водяной завесы. Кроме того, этот газификатор не предназначен для работы с твердым кусковым топливом.
Наиболее близким к заявленному является газификатор твердого топлива, содержащий реактор, выполненный в виде тела вращения с вертикальной осью, устройства для загрузки твердого топлива в реактор и отвода из него газа и шлака (а.с. SU 1169979 А, кл. С10J 3/46, опубл. 30.07.1985).
Изобретение предусматривает подачу пылевидного топлива в различные зоны реактора разделенными потоками, а также организацию различных условий горения топлива в этих зонах за счет подачи пара в одну из них и теплового взаимодействия потоков топлива.
Недостатком данного газификатора является отсутствие зоны восстановления для первого потока, так как кислород подается в первую зону в стехиометрическом количестве. Весь поток CO2 и не вступивших в реакцию О2 и С должен восстановиться в зоне восстановления второго потока, которая, с учетом зоны горения второго потока при массовом соотношении первого и второго потоков (2,4-10):1, чрезвычайно тонкая, что приводит к нежелательным эффектам газификации. Возможны прогары, пробои зоны, сопровождающиеся завышенными выбросами CO2 на выходе, пережог (то есть безвозвратные потери топлива). Подача во второй поток только пара в качестве окислителя приводит к резкому падению температуры в зоне горения второго потока, что может вызвать прерывание реакции, так как второй поток топлива уйдет в шлак, не успев пиролизоваться. Надежную работу этого газификатора можно обеспечить на коксах, растертых до пылевидного состояния. При переходе с пылевидного на кусковое угольное топливо эффективность газификатора резко падает.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение эффективности газификатора путем обеспечения полного сгорания кускового топлива без его предварительной подготовки, а также упрощение его конструкции.
Технический результат достигается тем, что газификатор твердого топлива, содержащий реактор, выполненный в виде тела вращения с вертикальной осью, устройства для загрузки твердого топлива в реактор и для отвода из него газа и шлака, выполнен многоступенчатым, каждая ступень газификатора снабжена устройством для поджига и стабилизации горения твердого топлива в реакторе, причем устройство для поджига и стабилизации горения твердого топлива в каждой последующей ступени расположено ниже предыдущего на 0,5-1,5 диаметра реактора в месте расположения устройства для поджига и стабилизации горения в предыдущей ступени.
Каждая ступень газификатора снабжена устройством для подвода пара, размещенным ниже устройства для поджига и стабилизации горения, что обеспечивает предотвращение спекания золы и топлива за счет разрыва между зонами горения ступеней и чередования зон горения с зонами восстановления.
Устройство для поджига и стабилизации горения может содержать по меньшей мере одну горелку, что обеспечивает подвод тепловой энергии и СО2 в реактор.
Устройство для поджига и стабилизации горения может содержать кольцевой коллектор, соединенный с горелкой, что обеспечивает равномерное распределение потока тепловой энергии и CO2.
Кольцевой коллектор может быть выполнен в виде секций, каждая из которых соединена с горелкой, что обеспечивает увеличение мощности ступени.
Горелка может быть выполнена в виде плазматрона, что обеспечивает работу с более высокими температурами (более 1400°С).
Газификатор может быть снабжен устройством для подвода окислителя в реактор, что обеспечивает наличие начальной зоны горения и выбор окислителя.
Устройство для подвода пара может быть выполнено в виде коллектора, что обеспечивает равномерное распределение пара.
Сущность изобретения поясняется примером выполнения газификатора, показанного на чертежах фиг.1-5, где:
на фиг.1, 5 показан трехступенчатый газификатор;
на фиг.2-4 - схемы возможного выполнения устройства для поджига и стабилизации горения.
Газификатор содержит реактор 1, выполненный в виде тела вращения с осью OO1. Газификатор содержит устройство 2 для загрузки твердого топлива в реактор 1 и устройство 3 для вывода из него синтез-газа, а также устройство 4 для отвода шлака. Газификатор выполнен многоступенчатым, в примере - трехступенчатым. Ступени 5, 6 и 7 включают соответственно устройства 8, 9 и 10 для поджига и стабилизации горения твердого топлива. Расстояние t между устройствами 8 и 9 составляет 0,5-1,5 диаметра D в месте расположения устройства 8 в ступени 5. Устройство 8 для поджига и стабилизации горения в первой ступени 5 содержит горелку 11, соединенную с кольцевым коллектором 12 (фиг.2). Устройство 9 для поджига и стабилизации горения во второй ступени 6 содержит две горелки 11, каждая из которых соединена с секцией 13 кольцевого коллектора 14 (фиг.3). Устройство 10 для поджига и стабилизации горения выполнено аналогично устройству 8 и содержит горелку 11 и коллектор 15.
На фиг.4 показано возможное выполнение устройства для поджига и стабилизации горения с четырьмя горелками 11, каждая из которых соединена с секцией 13 кольцевого коллектора 14. Каждая секция коллектора может быть соединена с несколькими горелками. Горелки 11 могут быть выполнены в виде плазматронов.
Воротники 16, 17 и 18 установлены для предотвращения попадания топлива на коллекторы 12, 14 и 15. Ступени 5, 6 и 7 снабжены коллекторами 19, 20 и 21 для подвода пара. Газификатор снабжен устройством 22 для подвода окислителя в реактор. Газификатор также может быть выполнен без устройства 22, то есть без доступа окислителя и/или воздуха.
Газификатор работает следующим образом. С помощью устройства 2 для загрузки топлива, например, через бункер топливо загружается в реактор 1. В качестве твердого топлива может быть использован кусковой уголь, древесина, торф. Устройства 8, 9 и 10 для поджига и стабилизации горения топлива создают в среде твердого углеродосодержащего топлива тепловые пятна и тем самым формируют послойную структуру зон горения и восстановления в едином реакторе 1. В первой ступени 5 происходит последовательно по ходу продвижения топлива сушка, пиролиз и частичное сжигание топлива за счет высвобождающегося кислорода, содержащегося в топливе. Процесс сжигания в первой ступени 5 можно интенсифицировать за счет подвода окислителя через устройство 22, что приведет к увеличению зоны горения. Устройство 8 поджига и стабилизации горения, нагнетая количество тепловой энергии и CO2 расчетное для каждой ступени, формирует зону восстановления с заданной температурой, где подаваемый устройством 8 поток СО2 и поток СО2 из начальной зоны горения восстанавливается до СО с поглощением части тепла и углерода из топлива с разрушением структуры топлива. Ниже зоны восстановления находится коллектор 19 пара. Подаваемый в расчетном количестве пар расщепляется по мере продвижения к коллектору 14 устройства 9 поджига и стабилизации горения второй ступени 6 на Н2 и O2 с поглощением части тепла до температуры ниже спекания золы. На верхней границе теплового пятна второй ступени 6 происходит выгорание всего кислорода, образовавшегося в результате расщепления пара. Образовавшийся газ CO2, нагнетаемый во вторую ступень 6 через устройство 9 газ CO2 и газ СО2, просочившийся через зону восстановления первой ступени 5, восстанавливаются до СО с поглощением части тепла и углерода из топлива с разрушением структуры топлива. Далее ниже зоны восстановления цикл повторяется. В третьей ступени 7 дожигаются и поглощаются остатки углерода. Пар, поступающий из коллектора 21, снимает излишек тепловой энергии, преобразуя его в свободный водород, и снижает температуру шлака ниже температуры его спекания. Синтез-газ выводят из газификатора через устройство 3, в частности через патрубок. Шлак и золу удаляют с помощью устройства 4, в частности шнека. Устройства 8-10 для поджига и стабилизации горения работают в разных режимах, определяемых конкретными параметрами как газифицируемого топлива, так и самого газификатора.
Заявленное изобретение может найти применение в различных областях промышленности, где получаемый синтез-газ может быть использован в качестве топлива или исходного химического сырья.
Claims (7)
1. Газификатор твердого топлива, выполненный в виде реактора, представляющего собой тело вращения с вертикальной осью, содержащий устройства для загрузки твердого топлива и выгрузки из него газа и шлака, отличающийся тем, что он выполнен многоступенчатым, каждая ступень снабжена устройством для поджига и стабилизации горения твердого топлива, содержащим, по меньшей мере, одну горелку, причем устройство для поджига и стабилизации горения в каждой последующей ступени расположено ниже предыдущего на 0,5-1,5 диаметра реактора в месте расположения устройства для поджига и стабилизации горения в предыдущей ступени.
2. Газификатор по п.1, отличающийся тем, что каждая ступень снабжена устройством для подвода пара, размещенным ниже устройства для поджига и стабилизации горения.
3. Газификатор по п.1, отличающийся тем, что устройство для поджига и стабилизации горения содержит кольцевой коллектор, соединенный с горелкой.
4. Газификатор по п.3, отличающийся тем, что кольцевой коллектор выполнен в виде секций, каждая из которых соединена с горелкой.
5. Газификатор по п.1, отличающийся тем, что горелка выполнена в виде плазмотрона.
6. Газификатор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен устройством для подвода окислителя в реактор.
7. Газификатор по п.2, отличающийся тем, что устройство для подвода пара выполнено в виде коллектора.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006102507/15A RU2315083C2 (ru) | 2006-01-30 | 2006-01-30 | Газификатор твердого топлива |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006102507/15A RU2315083C2 (ru) | 2006-01-30 | 2006-01-30 | Газификатор твердого топлива |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006102507A RU2006102507A (ru) | 2007-08-10 |
| RU2315083C2 true RU2315083C2 (ru) | 2008-01-20 |
Family
ID=38510625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006102507/15A RU2315083C2 (ru) | 2006-01-30 | 2006-01-30 | Газификатор твердого топлива |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2315083C2 (ru) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2530088C1 (ru) * | 2013-04-23 | 2014-10-10 | Леонид Анатольевич Ярыгин | Установка газификации твердого топлива |
| RU2571756C1 (ru) * | 2014-10-06 | 2015-12-20 | Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" | Высокотемпературный реактор с мелкодисперсным распылом воды |
| RU2581092C2 (ru) * | 2011-09-09 | 2016-04-10 | АЛЬТЕР ЭнЭрДжи КОРП. | Реакторы плазменной газификации с модифицированными углеродными слоями и пониженной потребностью в коксе |
| RU2678680C1 (ru) * | 2015-06-16 | 2019-01-30 | КИМ, Санвон | Восстановительная горелка, позволяющая раздельно осуществлять реакцию окисления и реакцию восстановления, и система для рециклинга синтез-газа, в которой такая горелка используется |
| RU2731637C1 (ru) * | 2020-03-20 | 2020-09-07 | Игорь Викторович Веженков | Способ и установка для газификации углеродосодержащего сырья |
| RU2761240C1 (ru) * | 2021-06-03 | 2021-12-06 | Общество с ограниченной ответственностью "Империус Групп" | Газификатор твердого топлива |
-
2006
- 2006-01-30 RU RU2006102507/15A patent/RU2315083C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9656915B2 (en) | 2010-09-11 | 2017-05-23 | Alter Nrg Corp. | Plasma gasification reactors with modified carbon beds and reduced coke requirements |
| RU2581092C2 (ru) * | 2011-09-09 | 2016-04-10 | АЛЬТЕР ЭнЭрДжи КОРП. | Реакторы плазменной газификации с модифицированными углеродными слоями и пониженной потребностью в коксе |
| RU2530088C1 (ru) * | 2013-04-23 | 2014-10-10 | Леонид Анатольевич Ярыгин | Установка газификации твердого топлива |
| RU2571756C1 (ru) * | 2014-10-06 | 2015-12-20 | Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" | Высокотемпературный реактор с мелкодисперсным распылом воды |
| RU2678680C1 (ru) * | 2015-06-16 | 2019-01-30 | КИМ, Санвон | Восстановительная горелка, позволяющая раздельно осуществлять реакцию окисления и реакцию восстановления, и система для рециклинга синтез-газа, в которой такая горелка используется |
| RU2731637C1 (ru) * | 2020-03-20 | 2020-09-07 | Игорь Викторович Веженков | Способ и установка для газификации углеродосодержащего сырья |
| RU2761240C1 (ru) * | 2021-06-03 | 2021-12-06 | Общество с ограниченной ответственностью "Империус Групп" | Газификатор твердого топлива |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006102507A (ru) | 2007-08-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1348011B1 (en) | Multi-faceted gasifier and related methods | |
| US20090277090A1 (en) | Gas distribution arrangement for a rotary reactor | |
| RU2315083C2 (ru) | Газификатор твердого топлива | |
| US9255231B2 (en) | Method and apparatus for fixed bed gasification | |
| EA022238B1 (ru) | Способ и система для производства чистого горячего газа на основе твердых топлив | |
| JP5677095B2 (ja) | 石炭ガス化反応器の始動方法 | |
| JP2003147373A (ja) | プラズマによる有機物のガス化方法 | |
| JP2009120633A (ja) | 石炭熱分解ガス化炉の操業方法 | |
| US9862899B2 (en) | Gas distribution arrangement for rotary reactor | |
| RU2663144C1 (ru) | Способ газификации твердого топлива и устройство для его осуществления | |
| JP5180917B2 (ja) | 廃棄物溶融処理方法および廃棄物溶融処理装置 | |
| US20020174812A1 (en) | Method and apparatus for gasifying solid biomass fuel | |
| JP2007263534A (ja) | 廃棄物ガス化装置及びその運転方法 | |
| CN109370657B (zh) | 多相物质内冷激气化炉 | |
| CN102433162B (zh) | 分级给氧气流床气化炉及其气化方法 | |
| JP2006002042A (ja) | バイオマス炭化・ガス化システムおよび炭化・ガス化方法 | |
| WO2019121312A1 (en) | Method for the production of synthesis gas | |
| KR102291220B1 (ko) | 바이오매스용 일체형 유동층 가스화 시스템 | |
| JP2011026490A (ja) | ガス化システムにおけるガス化炉への触媒供給方法 | |
| RU2325423C2 (ru) | Энерготехнологическая установка для термической переработки твердого топлива | |
| RU2301374C1 (ru) | Способ подготовки топлива, в том числе, к сжиганию и устройство для его осуществления | |
| CN213141936U (zh) | 多相物质内冷激气化炉 | |
| JP2011068893A (ja) | バイオマス炭化・ガス化システムおよび炭化・ガス化方法 | |
| JPH11302665A (ja) | バイオマスと化石燃料を用いたガス化方法 | |
| JP2006299675A (ja) | バイオマスから生成した可燃性ガスを利用したアスファルトプラント |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20170116 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190131 |