RU2342598C1 - Gasifier for thermal recycling of carbon-bearing wastes and method of their recycling - Google Patents

Gasifier for thermal recycling of carbon-bearing wastes and method of their recycling Download PDF

Info

Publication number
RU2342598C1
RU2342598C1 RU2007107244/03A RU2007107244A RU2342598C1 RU 2342598 C1 RU2342598 C1 RU 2342598C1 RU 2007107244/03 A RU2007107244/03 A RU 2007107244/03A RU 2007107244 A RU2007107244 A RU 2007107244A RU 2342598 C1 RU2342598 C1 RU 2342598C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gasification
gasifier
waste
channel
temperature
Prior art date
Application number
RU2007107244/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007107244A (en
Inventor
Анатолий Павлович Кузнецов (RU)
Анатолий Павлович Кузнецов
Александр Савось нович Тоболкин (RU)
Александр Савосьянович Тоболкин
Павел Алексеевич Макаров (RU)
Павел Алексеевич Макаров
Николай Яковлевич Усачев (RU)
Николай Яковлевич Усачев
Виктор Алексеевич Крючков (RU)
Виктор Алексеевич Крючков
Лиди Ивановна Леванова (RU)
Лидия Ивановна Леванова
Original Assignee
Анатолий Павлович Кузнецов
Александр Савосьянович Тоболкин
Павел Алексеевич Макаров
Николай Яковлевич Усачев
Виктор Алексеевич Крючков
Лидия Ивановна Леванова
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 Анатолий Павлович Кузнецов, Александр Савосьянович Тоболкин, Павел Алексеевич Макаров, Николай Яковлевич Усачев, Виктор Алексеевич Крючков, Лидия Ивановна Леванова filed Critical Анатолий Павлович Кузнецов
Priority to RU2007107244/03A priority Critical patent/RU2342598C1/en
Publication of RU2007107244A publication Critical patent/RU2007107244A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2342598C1 publication Critical patent/RU2342598C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention is related to recycling of household and industrial carbon-bearing wastes and may be used in communal services for recycling of rubbish with preparation of useful products, such as liquid fuel and oil fractions. Gasifier for thermal recycling of carbon-bearing wastes contains cylindrical casing with sealed reaction space, loading unit installed in the top part of casing, combustion chambers for supply of high-temperature gasifying agents into reaction space, tapered exhaust part of casing equipped with facility for outlet of gasification products. One of combustion chambers is installed into inlet part of gasifier so that jet of high-temperature gasifying agent that outflows from it may affect the wastes that come from loading unit. In area of reaction space gasification open screw channel is provided, which is formed by deflector fixed in internal surface of casing, outside of which in area of screw channel location collector is installed with combustion chambers, which is connected via tangential nozzles that are located along gasification area height to screw channel, above the inlet and at the outlet from which tangential combustion chambers are installed with direction of vortex flow swirling that coincides with direction of screw channel swirling. Under tapered outlet part of gasifier semi-open channel is made in the form of confusor, which is connected to facility for exhaust of gasification products in the form of Venturi scrubber and smoke exhaust. On the dead end of semi-open channel combustion chamber is installed for ejection of gasification products from outlet part and their supply to Venturi scrubber. Method is described for thermal recycling of wastes in this gasifier.
EFFECT: higher efficiency of carbon-bearing wastes gasification.
8 cl, 1 ex, 4 dwg

Description

Изобретение относится к переработке бытовых и промышленных углеродсодержащих отходов и может быть использовано в коммунальном хозяйстве для утилизации мусора с получением полезных продуктов, таких как жидкие топливные и масляные фракции.The invention relates to the processing of household and industrial carbon-containing wastes and can be used in municipal services for waste disposal to obtain useful products, such as liquid fuel and oil fractions.

В настоящее время вследствие ужесточающихся требований закона об охране окружающей среды и все увеличивающегося количества отходов как промышленных, так и бытовых, проблема их утилизации приобрела особую важность.Currently, due to the stricter requirements of the law on environmental protection and the ever-increasing amount of waste, both industrial and domestic, the problem of their disposal has become particularly important.

Из современного уровня техники известны установки различного типа, в которых используется газификация углеродсодержащих отходов при определенных температурных условиях с последующим использованием соответствующих способов переработки полученных газов. Термин газификация означает процесс частичного некаталитического окисления твердого, жидкого или газообразного вещества, конечной целью которого является получение газообразного топлива, состоящего главным образом из смеси СО и H2 (синтез-газ). В качестве окисляющих агентов могут использоваться вода и диоксид углерода.Various types of installations are known from the state of the art, in which gasification of carbon-containing wastes is used under certain temperature conditions, followed by the use of appropriate methods for processing the resulting gases. The term gasification means the process of partial non-catalytic oxidation of a solid, liquid or gaseous substance, the ultimate goal of which is to obtain gaseous fuel, consisting mainly of a mixture of CO and H 2 (synthesis gas). Water and carbon dioxide can be used as oxidizing agents.

Известны способ и устройство для газификации отходов с получением пригодных для использования продуктов. Согласно этому изобретению обработка отходов ведется при температуре, по меньшей мере, 1600°С в отсутствие воздуха с получением горючего газа, состоящего в основном из H2 и СО, негорючих и инертных газов, которые затем резко охлаждают до температуры 1200°С и пропускают через угольную насадку, см. пат ЕР-В1-0292987.A known method and device for gasification of waste to produce suitable products. According to this invention, waste treatment is carried out at a temperature of at least 1600 ° C in the absence of air to obtain a combustible gas, consisting mainly of H 2 and CO, non-combustible and inert gases, which are then rapidly cooled to a temperature of 1200 ° C and passed through coal nozzle, see Pat EP-B1-0292987.

Однако этим способом не обеспечивается полная газификация, т.к. значительна доля угольного остатка и высокое количество несгоревших веществ. Кроме того, срок службы газификатора незначителен и составляет не более двух лет. Также вследствие отсутствия защиты угольной насадки от засорения несгоревшими остатками угольной фракции происходят частые аварийные остановки процесса газификации.However, this method does not provide complete gasification, as a significant proportion of coal residue and a high amount of unburned substances. In addition, the life of the gasifier is negligible and is no more than two years. Also, due to the lack of protection of the coal nozzle from clogging with unburned residues of the coal fraction, frequent emergency stops of the gasification process occur.

В части способа наиболее близким аналогом, принятым за прототип изобретения, является способ пиролиза и газификации отходов по патенту RU №2227251, F23G 5/027, 2004 г.In terms of the method, the closest analogue adopted for the prototype of the invention is the method of pyrolysis and gasification of waste according to patent RU No. 2227251, F23G 5/027, 2004

Указанный способ включает газификацию, плавление и остекловывание шлаков, при этом газификацию ведут при температуре 1300-1500°С и плавят в течение 5-30 мин с получением смеси горючих, негорючих и инертных газов. В процессе газификации температура сохраняется постоянной за счет, по меньшей мере, одного тангенциального теплового копья. Смесь полученных горючих и негорючих газов подвергают очистке и утилизируют. Неорганические составляющие переводят в остеклованное состояние.The specified method includes gasification, melting and vitrification of slag, while gasification is carried out at a temperature of 1300-1500 ° C and melted for 5-30 minutes to obtain a mixture of combustible, non-combustible and inert gases. During the gasification process, the temperature is kept constant due to at least one tangential thermal spear. The mixture of combustible and non-combustible gases obtained is subjected to purification and disposed of. Inorganic components are converted to vitrified state.

Недостатками прототипа являются: недостаточная поверхность взаимодействия горячих газов с твердыми и расплавленными материалами отходов; ограниченные возможности регулирования состава продуктов газификации при изменении теплотворности загруженных материалов; невозможность управления свойствами расплава, в т.ч. его вязкостью, а также потребительскими характеристиками продуктов; не обеспечивается время пребывания отходов в камерах, необходимое для их полной газификации.The disadvantages of the prototype are: insufficient surface interaction of hot gases with solid and molten waste materials; limited possibilities for regulating the composition of gasification products when changing the calorific value of the loaded materials; the impossibility of controlling the properties of the melt, including its viscosity, as well as consumer characteristics of the products; the waste residence time in the chambers, necessary for their complete gasification, is not provided.

В части устройства наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является газификатор установки обезвреживания и уничтожения твердых отходов, содержащий цилиндрический корпус с герметизированным реакционном пространством, загрузочный узел, расположенный в верхней части корпуса, камеры сжигания для подачи высокотемпературных газифицирующих агентов в рекционноеее пространство, коническую выпускную часть корпуса в виде плавильной камеры, оборудованную средством вывода продуктов газификации, см. RU №2282788, F23G 5/027, 2006 г.In terms of the device, the closest analogue adopted for the prototype is a gasifier for a solid waste neutralization and destruction unit containing a cylindrical body with a sealed reaction space, a loading unit located in the upper part of the body, a combustion chamber for supplying high-temperature gasification agents to the reaction space, a conical outlet part of the body in the form of a melting chamber, equipped with a means of outputting gasification products, see RU No. 2282788, F23G 5/027, 2006

Недостатком этого газификатора является низкая эффективность, обусловленная спеканием обрабатываемых отходов и малой поверхностью их взаимодействия с горячими газами (газифицирующих агентов), ограниченные возможности регулирования состава продуктов газификации при изменении теплопотворности обрабатываемых отходов, невозможность управления свойствами расплава, в т.ч. его вязкостью, а также потребительскими характеристиками продуктов. Спекание обрабатываемых отходов резко снижает эффективность газификации.The disadvantage of this gasifier is its low efficiency due to sintering of the processed waste and the small surface of their interaction with hot gases (gasification agents), limited possibilities for regulating the composition of gasification products when the heat content of the processed waste changes, and the inability to control the properties of the melt, including its viscosity, as well as the consumer characteristics of the products. Sintering of processed waste dramatically reduces the efficiency of gasification.

Основной проблемой вышеприведенных способов и устройств для газификации отходов является спекание отходов и необходимость расплавления их твердого остатка. Вследствие этого возникает проблема управления свойствами шлакового расплава. Кроме того, процесс газификации спеченного материала сравнительно малоэффективен и энергоемок.The main problem of the above methods and devices for gasification of waste is the sintering of waste and the need to melt its solid residue. As a result of this, the problem of controlling the properties of slag melt arises. In addition, the process of gasification of sintered material is relatively inefficient and energy intensive.

Задачей, решаемой изобретением, является повышение эффективности газификации углеродсодержащих отходов за счет исключения их спекания.The problem solved by the invention is to increase the efficiency of gasification of carbon-containing waste by eliminating their sintering.

В части газификатора решение указанной задачи обеспечено тем, что, газификатор для термической переработки углеродсодержащих отходов, содержащий цилиндрический корпус с герметизированным реакционным пространством, загрузочный узел, расположенный в верхней части корпуса, камеры сжигания для подачи высокотемпературных газифицирующих агентов в реакционное пространство, коническую выпускную часть корпуса, оборудованную средством вывода продуктов газификации, согласно изобретению одна из камер сжигания установлена во входной части газификатора с возможностью воздействия истекающей из нее струи высокотемпературного газифицирующего агента на отходы, поступающие из загрузочного узла, в зоне газификации реакционного пространства выполнен открытый винтовой канал, образованный дефлектором, закрепленным на внутренней поверхности корпуса, снаружи которого в области расположения винтового канала установлен коллектор с камерами сгорания, подключенный через тангенциальные сопла, расположенные по высоте зоны газификации, к винтовому каналу, над входом и на выходе из которого установлены тангенциальные камеры сжигания с направлением закрутки вихревого потока, совпадающим с направлением закрутки винтового канала, при этом под конической выпускной частью газификатора выполнен полуоткрытый канал в виде конфузора, который подключен к средству вывода продуктов газификации в виде скруббера Вентури и дымососа, причем на глухом торце полуоткрытого канала установлена камера сжигания для эжекции продуктов газификации из выпускной части и подачи их в скруббер Вентури. В предпочтительных вариантах выполнения дефлектор выполнен из стали и защищен огнеупорным покрытием; во входной части корпуса газификатора установлены форсунки для подачи аэро- или водоугольной смеси; винтовой канал выполнен с регулярным уменьшением расстояния между витками в направлении от входа к выходу этого канала; винтовой канал выполнен с регулярным уменьшением проходного сечения в направлении от входа к выходу этого канала; сопла выполнены в виде струйных генераторов колебаний.In the part of the gasifier, the solution of this problem is ensured by the fact that the gasifier for the thermal processing of carbon-containing waste, containing a cylindrical body with a sealed reaction space, a loading unit located in the upper part of the body, a combustion chamber for supplying high-temperature gasification agents to the reaction space, a conical outlet part of the body equipped with means for outputting gasification products, according to the invention, one of the combustion chambers is installed in the inlet with the possibility of exposure to a jet of a high-temperature gasification agent flowing out from it on the waste coming from the loading unit, an open screw channel is formed in the gasification zone of the reaction space, formed by a deflector mounted on the inner surface of the housing, outside of which a collector with combustion chambers is installed in the area of the screw channel connected through tangential nozzles located along the height of the gasification zone, to the screw channel, above the entrance and exit of the cat The tangential combustion chambers were installed with a swirling flow swirl direction coinciding with the swirling screw swirling direction, with a half-open channel in the form of a confuser under the conical exhaust part of the gasifier, which is connected to the gasification products outlet in the form of a Venturi scrubber and a smoke exhauster, moreover, at the blind end a half-open channel has a combustion chamber for ejecting gasification products from the outlet and supplying them to the Venturi scrubber. In preferred embodiments, the deflector is made of steel and is protected by a refractory coating; nozzles for supplying an aero- or water-coal mixture are installed in the input part of the gasifier body; the helical channel is made with a regular decrease in the distance between the turns in the direction from the entrance to the output of this channel; the screw channel is made with a regular reduction in the bore in the direction from the entrance to the output of this channel; nozzles are made in the form of jet oscillation generators.

В части способа решение указанной задачи обеспечено тем, что согласно способу термической переработки углеродсодержащих отходов в газификаторе по высоте зоны газификации реакционного пространства создают винтовой вихревой поток смеси газифицирующих высокотемпературных агентов с газифицируемыми отходами, в котором диспергируют обугливающиеся частицы твердого остатка отходов, при этом в зоне газификации поддерживают температуру ниже температуры плавления твердого остатка отходов, а в выпускной части газификатора поддерживают температуру выше температуры плавления твердого остатка, при этом поток смеси высокотемпературного газифицирующего агента с каплями расплава твердого остатка направляют в выпускное средство и закаливают синтез-газ с последующим отводом на полезное использование, а охлажденные капли расплава в виде твердого шлака выводят на утилизацию. В предпочтительном варианте осуществления способа, для повышения степени диспергирования обугливающихся отходов и интенсификации газификации, в высокотемпературные вихревые потоки газифицирующих агентов передают ультразвуковые колебания.In terms of the method, the solution of this problem is ensured by the fact that according to the method of thermal processing of carbon-containing waste in a gasifier, a helical vortex flow of a mixture of gasifying high-temperature agents with gasified waste is created along the height of the gasification zone of the reaction space, in which carbonized particles of solid waste residue are dispersed, while in the gasification zone maintain the temperature below the melting point of the solid residue of the waste, and in the outlet of the gasifier support eraturu above the melting temperature of the solid residue, the mixture stream of high-temperature gasifying agent with drops of solid residue is directed to the melt outlet means and quenched synthesis gas followed by a branch to useful use, and the cooled molten drops as a solid slag withdrawn for recycling. In a preferred embodiment of the method, in order to increase the degree of dispersion of carbonized waste and intensify gasification, ultrasonic vibrations are transmitted to the high-temperature vortex flows of gasifying agents.

Выполнение газификатора с открытым винтовым каналом позволяет реализовать процесс вихревой высокотемпературной газификации отходов и аэро- или водоугольной смеси с образованием гарниссажа. При этом обеспечивается большая интенсивность процесса, высокая удельная производительность, обусловленная высокими температурами в диапазоне 1250-2200°С.The implementation of the gasifier with an open screw channel allows you to implement the process of vortex high-temperature gasification of waste and air or water-coal mixture with the formation of a skull. This ensures a high intensity of the process, high specific productivity due to high temperatures in the range of 1250-2200 ° C.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 схематично показан общий вид реактора (продольный разрез); на фиг.2 - сечение А-А фиг.1; на фиг.3, 4 - условно показаны варианты выполнения винтового канала в газификаторе.The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 schematically shows a General view of the reactor (longitudinal section); figure 2 is a section aa of figure 1; figure 3, 4 - conventionally shown embodiments of the screw channel in the gasifier.

Пример осуществления заявленного способа приводится при описании работы газификатора.An example implementation of the inventive method is given in the description of the gasifier.

Газификатор содержит цилиндрический корпус 1, в верхней части которого имеется наклонная часть 1а, врезанная в вертикальную часть 1б. В наклонной части корпуса 1 установлен загрузочный бункер 2, соединенный с шлюзовым устройством, снабженным шлюзовыми элементами 3а и 3б и питательным шнеком 4. В вертикальной части корпуса 1б под шнеком 4 закреплена наклонная решетка 5, установленная с перекрытием пространства вертикальной части корпуса, и множество ударных штырей 6, расположенных под решеткой с перекрытие внутреннего пространства этой части корпуса 1. Газификатор также снабжен камерами сжигания 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14. Камера сжигания 7 расположена на торце верхней вертикальной части 1б. Камеры сжигания 8, 9 тангенциально расположены на выходе из вертикальной части корпуса над входом в открытый винтовой канал 15. Камеры сжигания 10, 11 расположены на коллекторе 16, который может быть снабжен охлаждающей рубашкой (условно не показана). Камеры сжигания 12, 13 тангенциально расположены на выходе из винтового канала 15 и над входом в коническую выпускную часть 17 корпуса 1. Камера сжигания 14 расположена на торце полуоткрытого канала 18, который подключен к скрубберу Вентури 19. Скруббер Вентури тангенциально подключен к сепаратору 20, верх которого подключен к дымососу 21, а низ снабжен гидрозатвором. Винтовой канал образован дефлектором 22, выполненным, например, из изогнутой стальной полосы, ошипованной и покрытой огнеупорной обмазкой. Это касается и всех других огневых поверхностей, которые также должны быть ошипованы и покрыты огнеупорной обмазкой. Коллектор 16 сообщен с реакционным пространством винтового канала посредством тангенциальных сопел 23, расположенных на разных уровнях по высоте канала 15 и спутно по отношению к направлению потока. Сопла 23 могут быть выполнены в виде струйных генераторов колебаний типа сопел Гартмана. (Для сведения, струйные генераторы ультразвуковых волн нашли широкое применение в технике, см., например, книгу «Применение пульсирующего дутья при производстве стали». Москва, Металлургия, 1985 г., с 113.) В верхней части корпуса 1 расположены форсунки для подачи аэро- или водоугольной смеси 24 и патрубок для ввода пара 25.The gasifier comprises a cylindrical body 1, in the upper part of which there is an inclined part 1a, embedded in the vertical part 1b. In the inclined part of the housing 1, a loading hopper 2 is installed, connected to a lock device equipped with lock elements 3a and 3b and a feeding screw 4. In the vertical part of the housing 1b, an inclined grill 5 is mounted under the screw 4, installed with overlapping space of the vertical part of the housing, and many percussion pins 6 located under the grill with overlapping the internal space of this part of the housing 1. The gasifier is also equipped with combustion chambers 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14. The combustion chamber 7 is located at the end of the upper vertical part STI 1b. The combustion chambers 8, 9 are tangentially located at the exit from the vertical part of the housing above the entrance to the open screw channel 15. The combustion chambers 10, 11 are located on the manifold 16, which can be equipped with a cooling jacket (not shown conditionally). The combustion chambers 12, 13 are tangentially located at the exit of the screw channel 15 and above the entrance to the conical outlet part 17 of the housing 1. The combustion chamber 14 is located at the end of the half-open channel 18, which is connected to the Venturi scrubber 19. The Venturi scrubber is tangentially connected to the separator 20, top which is connected to the exhaust fan 21, and the bottom is equipped with a water seal. The helical channel is formed by a deflector 22 made, for example, of a curved steel strip, studded and coated with a refractory coating. This applies to all other fire surfaces, which must also be studded and coated with refractory coating. The collector 16 is in communication with the reaction space of the helical channel by means of tangential nozzles 23 located at different levels along the height of the channel 15 and is tangential to the direction of flow. Nozzles 23 can be made in the form of jet oscillation generators such as Hartmann nozzles. (For information, jet ultrasonic wave generators are widely used in technology, see, for example, the book “The Use of Pulsating Blast in Steel Production.” Moscow, Metallurgy, 1985, p. 113.) In the upper part of the housing 1 are nozzles for feeding aero- or coal-water mixture 24 and a pipe for introducing steam 25.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Нагретое до 1250°С дутье из камер сжигания 7-13 под избыточным давлением поступает во внутреннее пространство газификатора. Подготовленные отходы с максимальным размером до 30 мм подаются в бункер 2, проходят шлюз (при вертикальных возвратно-поступательных движениях шлюзовых элементов 3а и 3б) и шнеком 4 вываливаются на крупную решетку 5 в зону действия струи высокотемпературного газифицирующего агента, поступающего из камеры сжигания 7 со скоростью до 100 м/сек и температурой до 1250°С, т.е. максимально возможной температурой, при которой процесс газификации протекает с исключением плавления зольной и минеральной составляющих газифицируемых отходов. На решетке 5 слипшиеся агрегаты отходов разбиваются и совместно с мелкими фрагментами отходов проходят сквозь эту решетку. В случае если некоторые фрагменты задерживаются на решетке, то они сгорают с уменьшением в размерах и также проваливаются вниз. По мере движения вниз частицы обугливающихся отходов ускоряются в струе высокотемпературного газифицирующего агента и попадают в зону расположения множества ударных штырей 6, при обтекании которых струйный поток турбулизируется с частичным разрушением обугливающихся частиц при ударах о стержни 6. В этой части реактора выделяющаяся из отходов жидкая фракция быстро переводится в газообразное состояние за счет высокой температуры в струе газифицирующего агента. Следует отметить, что в процессе газификации остаточный материал отходов переходит в твердое состояние с соответствующим охрупчиванием, при этом твердый остаток отходов обычно составляет около 7% от исходной массы. По мере прохождения зоны расположения штырей 6 обугливающиеся частицы отходов поступают в зону действия тангенциальных камер сжигания 8, 9, захватываются в вихревой поток высокотемпературного газифицирующего агента, формируемый струями из этих камер, и поступают в винтовой канал 15. В этой части реакционного пространства газификатора, также как и во входной части, поддерживается температура до 1250°С для исключения плавления зольной и минеральной составляющих газифицируемых отходов. Газифицирующий агент от камер сжигания 10, 11 поступает в канал 15 через тангенциальные сопла 23. При движении с большой скоростью по винтовому каналу 15 обугливающиеся частицы отходов движутся по спирали и отбрасываются центробежной силой на стенки канала с образованием из этих частиц постоянно возобновляемого слоя гарниссажа с диспергированием частиц за счет интенсивного истирания в этом слое. Диспергирование обугливающихся частиц твердого остатка сопровождается постоянным обновлением поверхности частиц, что ускоряет их газификацию. Интенсивное вращение вихревого потока в канале 15 (и температура) поддерживается за счет энергии тангенциальных струй высокотемпературного газифицирующего агента из сопел 23. Такой характер течения резко интенсифицирует тепломассообменные и физико-химические процессы газификации. Слой гарниссажа выполняет роль тепловой изоляции и защитного слоя от механического абразивного износа стенок винтового канала 15. При использовании сопел 23, выполненных в виде струйных генераторов, происходит резкая интенсификация диспергирования обугливающихся частиц и процессов их газификации.Heated to 1250 ° C blast from the combustion chambers 7-13 under excess pressure enters the interior of the gasifier. Prepared waste with a maximum size of up to 30 mm is fed into hopper 2, passes through the airlock (with vertical reciprocating movements of the airlock elements 3a and 3b) and auger 4 spills onto a large grate 5 into the zone of action of the jet of high-temperature gasification agent coming from the combustion chamber 7 with speeds up to 100 m / s and temperatures up to 1250 ° С, i.e. the maximum possible temperature at which the gasification process proceeds with the exception of the melting of the ash and mineral components of gasified waste. On grate 5, the coalesced waste aggregates break up and pass through this grate together with small fragments of waste. If some fragments linger on the lattice, then they burn out with a decrease in size and also fall down. As they move downward, the particles of carbonized waste are accelerated in the jet of a high-temperature gasification agent and fall into the area where many shock pins 6 are located, during which the jet stream is turbulized with partial destruction of carbonized particles when it hits the rods 6. In this part of the reactor, the liquid fraction released from the waste quickly is converted to a gaseous state due to the high temperature in the stream of gasifying agent. It should be noted that in the process of gasification, the residual material of the waste becomes solid with the corresponding embrittlement, while the solid residue of the waste is usually about 7% of the initial mass. As the zone of the location of the pins 6 passes, the charred waste particles enter the zone of action of the tangential combustion chambers 8, 9, are captured in the vortex stream of the high-temperature gasification agent formed by the jets from these chambers, and enter the screw channel 15. In this part of the reaction space of the gasifier, as in the inlet part, a temperature of up to 1250 ° C is maintained to prevent melting of the ash and mineral components of gasified waste. The gasifying agent from the combustion chambers 10, 11 enters the channel 15 through the tangential nozzles 23. When moving at high speed along the screw channel 15, the charred waste particles move in a spiral and are discarded by centrifugal force on the channel walls with the formation of a constantly renewed skull layer with dispersion from these particles particles due to intense abrasion in this layer. The dispersion of carbonized particles of the solid residue is accompanied by a constant update of the surface of the particles, which accelerates their gasification. The intense rotation of the vortex flow in the channel 15 (and temperature) is supported by the energy of the tangential jets of the high-temperature gasification agent from the nozzles 23. This flow pattern sharply intensifies heat and mass transfer and physicochemical gasification processes. The skull layer serves as thermal insulation and a protective layer against mechanical abrasive wear of the walls of the screw channel 15. When using nozzles 23 made in the form of jet generators, there is a sharp intensification of the dispersion of carbonized particles and their gasification processes.

В варианте, см. фиг.3, винтовой канал 15 выполнен с регулярным уменьшением расстояния между его витками в направлении от входа к выходу из этого канала, что повышает интенсивность диспергирования (по сравнению с вышеописанным). Это обусловлено тем, что регулярное снижение объема межвиткового пространства приводит к соответствующему регулярному повышению скорости и концентрации частиц в межвитковом пространстве с соответствующим повышением интенсивности абразивного истирания. В варианте, см. фиг.4, наряду с регулярным уменьшением расстояния между витками, площадь проходного сечения канала 15 регулярно уменьшается в направлении от входа к выходу за счет конусности стенки этого канала. Это приводит к повышению скорости вращения вихревого потока и существенному повышению степени диспергирования обугливающихся частиц за счет регулярного уменьшения кривизны их траекторий с соответствующим повышением скорости вращения.In the embodiment, see FIG. 3, the screw channel 15 is made with a regular reduction in the distance between its turns in the direction from the entrance to the exit from this channel, which increases the intensity of dispersion (compared with the above). This is due to the fact that a regular decrease in the volume of inter-turn space leads to a corresponding regular increase in the speed and concentration of particles in the inter-turn space with a corresponding increase in the intensity of abrasive abrasion. In the embodiment, see figure 4, along with a regular decrease in the distance between the turns, the area of the passage section of the channel 15 is regularly reduced in the direction from the entrance to the output due to the taper of the wall of this channel. This leads to an increase in the rotational speed of the vortex flow and a substantial increase in the degree of dispersion of carbonized particles due to a regular decrease in the curvature of their trajectories with a corresponding increase in the rotational speed.

На выходе из канала 15 продукты газификации в виде смеси синтез-газа с недоразложившимися газами и диспергированным твердым остатком в виде шламового порошка с частицами разного размера попадают в вихревой поток, формируемый камерами сжигания 12, 13, посредством которых в этой зоне (плавления) поддерживается температура выше температуры плавления зольной и минеральной составляющих газифицируемых отходов. В зоне плавления не полностью разложившиеся газы доразлагаются, а диспергированный шлам расплавляется. В этой зоне целесообразно поддерживать температуру до 2200°С (Если обрабатываемые отходы содержат в своем составе значительную долю трудно разлагаемых компонентов, например, типа дибензо-n-диоксина, которые даже при нагреве в 1200°С разлагаются за время более 5 сек, то возможна замена камер сжигания 12, 13 на плазмотроны (условно не показаны)). Капли расплава частично оседают на конической поверхности 17 выпускной части газификатора и стекают в канал 18, куда также эжектируется смесь газа, несущая капли расплава. При поступлении в канал 18 стекающий по конической поверхности 17 расплав захватывается струей газифицирующего агента из камеры сжигания 14. Расположение камеры сжигания 14 на глухом торце канала 18 обеспечивает эжекцию и направление потока, поступающего из зоны плавления выпускной части газификатора, в скруббер Вентури 19 и далее в сепаратор 20, где осуществляется закалка синтез-газа, частичная его очистка и перевод капель расплава в твердый гранулированный шлак, который выводится из сепаратора 20 через гидрозатвор, а охлажденный и частично очищенный синтез-газ засасывается дымососом 21 и подается на переработку.At the outlet of channel 15, gasification products in the form of a mixture of synthesis gas with undecomposed gases and a dispersed solid residue in the form of a slurry powder with particles of different sizes fall into the vortex stream formed by the combustion chambers 12, 13, through which the temperature is maintained in this zone (melting) higher than the melting temperature of the ash and mineral components of gasified waste. In the melting zone, not completely decomposed gases are decomposed, and the dispersed sludge is melted. In this zone, it is advisable to maintain a temperature of up to 2200 ° С (If the processed waste contains a significant proportion of difficultly decomposable components, for example, dibenzo-n-dioxin, which even decompose after heating at 1200 ° С for more than 5 seconds, then it is possible replacing the combustion chambers 12, 13 with plasmatrons (not shown conditionally)). Drops of the melt partially settle on the conical surface 17 of the outlet part of the gasifier and flow into the channel 18, where a gas mixture carrying drops of the melt is also ejected. Upon entering the channel 18, the melt flowing down on the conical surface 17 is captured by a stream of a gasifying agent from the combustion chamber 14. The location of the combustion chamber 14 on the blind end of the channel 18 provides ejection and flow direction from the melting zone of the outlet part of the gasifier to the Venturi scrubber 19 and further to separator 20, where the synthesis gas is quenched, partially cleaned, and melt droplets are transferred into solid granular slag, which is removed from the separator 20 through a water trap, and partially cooled ischenny synthesis gas exhauster 21 is sucked and fed to the processing.

В процессе газификации внутри газификатора поддерживается определенный состав атмосферы. Если влажность отходов превышает 10%, то дополнительной подачи пара не требуется, если меньше - пар подается через патрубок 25. Необходимый состав атмосферы и температура в газификаторе поддерживаются за счет регулирования соотношения подачи газа и окислителя в камеры сжигания. При переработке отходов с низким содержанием углерода в газификатор может дополнительно подаваться аэро- или водоугольная смесь через форсунки 24 (для повышения равномерности ввода целесообразно, чтобы угольных форсунок было, по крайней мере, две).During the gasification process, a certain atmospheric composition is maintained inside the gasifier. If the humidity of the waste exceeds 10%, then an additional steam supply is not required, if less, steam is supplied through the pipe 25. The necessary composition of the atmosphere and the temperature in the gasifier are maintained by adjusting the ratio of gas and oxidizer to the combustion chambers. When processing waste with a low carbon content, an aero- or coal-water mixture can be additionally fed into the gasifier through nozzles 24 (to increase the uniformity of input, it is advisable that there are at least two coal nozzles).

При запуске газификатора используют газ от внешнего источника; после запуска используются очищенные газы пиролиза и газификации, получаемые на установке в процессе переработки отходов.When starting the gasifier use gas from an external source; after start-up, purified pyrolysis and gasification gases are used, obtained at the facility during waste processing.

Пример. Городской мусор подают в газификатор, где он проходит стадию газификации. В реакционном пространстве реактора от входа до зоны плавления поддерживалась температура до 1250°С, а в выпускной части газификатора температура составила 1600°С. При этом достигнуто 100% разложение органических соединений на СО и H2. В качестве газифицирующих агентов использовали водяной пар и газообразные продукты от сжигания кислорода и метана, которые подавали в камеры сжигания. Твердый остаток отходов выводился в виде гранулированного шлака, не содержащего углерода.Example. City waste is fed to the gasifier, where it goes through the gasification stage. In the reaction space of the reactor from the inlet to the melting zone, the temperature was maintained up to 1250 ° C, and in the outlet part of the gasifier the temperature was 1600 ° C. At the same time, 100% decomposition of organic compounds into CO and H 2 was achieved. Water vapor and gaseous products from the combustion of oxygen and methane, which were supplied to the combustion chambers, were used as gasification agents. The solid waste residue was discharged in the form of granular carbon-free slag.

Таким образом, предложенное изобретение обеспечивает повышение эффективности газификации углеродсодержащих отходов за счет исключения их спекания и создания условий для интенсификации газификации.Thus, the proposed invention provides an increase in the efficiency of gasification of carbon-containing wastes by eliminating their sintering and creating conditions for the intensification of gasification.

Claims (8)

1. Газификатор для термической переработки углеродсодержащих отходов, содержащий цилиндрический корпус с герметизированным реакционным пространством, загрузочный узел, расположенный в верхней части корпуса, камеры сжигания для подачи высокотемпературных газифицирующих агентов в реакционное пространство, коническую выпускную часть корпуса, оборудованную средством вывода продуктов газификации, отличающийся тем, что одна из камер сжигания установлена во входной части газификатора с возможностью воздействия истекающей из нее струи высокотемпературного газифицирующего агента на отходы, поступающие из загрузочного узла, в зоне газификации реакционного пространства выполнен открытый винтовой канал, образованный дефлектором, закрепленным на внутренней поверхности корпуса, снаружи которого в области расположения винтового канала установлен коллектор с камерами сжигания, подключенный через тангенциальные сопла, расположенные по высоте зоны газификации, к винтовому каналу, над входом и на выходе из которого установлены тангенциальные камеры сжигания с направлением закрутки вихревого потока, совпадающим с направлением закрутки винтового канала, при этом под конической выпускной частью газификатора выполнен полуоткрытый канал в виде конфузора, который подключен к средству вывода продуктов газификации в виде скруббера Вентури и дымососа, причем на глухом торце полуоткрытого канала установлена камера сжигания для эжекции продуктов газификации из выпускной части и подачи их в скруббер Вентури.1. Gasifier for the thermal processing of carbon-containing waste, containing a cylindrical body with a sealed reaction space, a loading unit located in the upper part of the body, a combustion chamber for supplying high-temperature gasification agents to the reaction space, a conical outlet part of the body equipped with means for outputting gasification products, characterized in that one of the combustion chambers is installed in the inlet part of the gasifier with the possibility of exposure to the jet flowing from it in a juice-temperature gasification agent for waste coming from the loading unit, in the gasification zone of the reaction space an open screw channel is formed, formed by a deflector mounted on the inner surface of the housing, outside of which a collector with combustion chambers is installed in the area of the screw channel, connected through tangential nozzles located at the height of the gasification zone, to the screw channel, above the inlet and outlet of which tangential combustion chambers are installed with a direction the swirl of the vortex flow, coinciding with the direction of the swirl of the screw channel, while under the conical outlet of the gasifier a half-open channel is made in the form of a confuser, which is connected to the means of output of gasification products in the form of a Venturi scrubber and a smoke exhauster, and a combustion chamber for ejection is installed on the blind end of the half-open channel gasification products from the outlet and their supply to the venturi scrubber. 2. Газификатор по п.1, отличающийся тем, что дефлектор выполнен из стали и защищен огнеупорным покрытием.2. The gasifier according to claim 1, characterized in that the deflector is made of steel and is protected by a refractory coating. 3. Газификатор по п.1, отличающийся тем, что во входной части корпуса газификатора установлены форсунки для подачи аэро- или водоугольной смеси.3. The gasifier according to claim 1, characterized in that nozzles for supplying an aero- or water-coal mixture are installed in the input part of the gasifier body. 4. Газификатор по п.1, отличающийся тем, что винтовой канал выполнен с регулярным уменьшением расстояния между витками в направлении от входа к выходу этого канала.4. The gasifier according to claim 1, characterized in that the screw channel is made with a regular decrease in the distance between the turns in the direction from the entrance to the exit of this channel. 5. Газификатор по любому из пп.1 и 4, отличающийся тем, что винтовой канал выполнен с регулярным уменьшением проходного сечения в направлении от входа к выходу этого канала.5. The gasifier according to any one of claims 1 and 4, characterized in that the screw channel is made with a regular reduction in the bore in the direction from the entrance to the exit of this channel. 6. Газификатор по п.1, отличающийся тем, что сопла выполнены в виде струйных генераторов колебаний.6. The gasifier according to claim 1, characterized in that the nozzle is made in the form of jet oscillation generators. 7. Способ термической переработки углеродсодержащих отходов в газификаторе по любому из пп.1-6, характеризующийся тем, что по высоте зоны газификации реакционного пространства газификатора создают винтовой вихревой поток смеси газифицирующих высокотемпературных агентов с газифицируемыми отходами, в котором диспергируют обугливающиеся частицы твердого остатка отходов, при этом в зоне газификации поддерживают температуру ниже температуры плавления твердого остатка отходов, а в выпускной части газификатора поддерживают температуру выше температуры плавления твердого остатка, при этом поток смеси высокотемпературного газифицирующего агента с каплями расплава твердого остатка направляют в выпускное средство и закаливают синтез-газ с последующим отводом на полезное использование, а охлажденные капли расплава в виде твердого шлака выводят на утилизацию.7. A method for the thermal processing of carbon-containing waste in a gasifier according to any one of claims 1 to 6, characterized in that a helical vortex flow of a mixture of gasifying high-temperature agents with gasified waste is created by the height of the gasification zone of the gasifier reaction space, in which carbonized particles of solid waste residue are dispersed, while in the gasification zone they maintain the temperature below the melting point of the solid residue of the waste, and in the outlet part of the gasifier maintain the temperature higher than the melting point of the solid residue, while the flow of the mixture of the high-temperature gasification agent with drops of the solid residue melt is sent to the outlet means and the synthesis gas is quenched, followed by removal for useful use, and the cooled drops of the melt in the form of solid slag are removed for disposal. 8. Способ по п.7, отличающийся тем, что для повышения степени диспергирования обугливающихся отходов и интенсификации газификации в высокотемпературные вихревые потоки газифицирующих агентов передают ультразвуковые колебания.8. The method according to claim 7, characterized in that in order to increase the degree of dispersion of carbonized waste and intensify gasification, ultrasonic vibrations are transmitted to the high-temperature vortex flows of gasifying agents.
RU2007107244/03A 2007-02-27 2007-02-27 Gasifier for thermal recycling of carbon-bearing wastes and method of their recycling RU2342598C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007107244/03A RU2342598C1 (en) 2007-02-27 2007-02-27 Gasifier for thermal recycling of carbon-bearing wastes and method of their recycling

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007107244/03A RU2342598C1 (en) 2007-02-27 2007-02-27 Gasifier for thermal recycling of carbon-bearing wastes and method of their recycling

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007107244A RU2007107244A (en) 2008-09-10
RU2342598C1 true RU2342598C1 (en) 2008-12-27

Family

ID=39866369

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007107244/03A RU2342598C1 (en) 2007-02-27 2007-02-27 Gasifier for thermal recycling of carbon-bearing wastes and method of their recycling

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2342598C1 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2451715C1 (en) * 2011-03-24 2012-05-27 Николай Васильевич Столбов Method and plant for plasma thermal processing of carbon-containing industrial and agricultural wastes for production of plasmagas
MD4181B1 (en) * 2011-08-02 2012-08-31 Glorin Grup Gas generator for processing of solid domestic waste
WO2014017955A2 (en) 2012-07-25 2014-01-30 Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственная Компания "Интергаз" Method for processing combustible carbon-containing and/or hydrocarbon-containing products, reactor for implementing same (variants) and apparatus for processing combustible carbon-containing and/or hydrocarbon-containing products
RU2534421C2 (en) * 2012-08-09 2014-11-27 Юрий Николаевич Шаповалов Waste oil disposal reactor
RU2540592C2 (en) * 2009-07-27 2015-02-10 Дженерал Электрик Компани Gasifier-containing system, system containing cooling chamber and system containing water-supplying pump
RU169609U1 (en) * 2016-03-03 2017-03-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "МГТУ") Installation for producing synthesis gas from coal-water fuel
RU2627865C1 (en) * 2016-04-06 2017-08-14 Негосударственная Академия Наук И Инноваций Production method of synthetic gas from low-calorial brown coals with high-ash and device for its implementation
RU2677177C1 (en) * 2018-03-06 2019-01-15 Общество с ограниченной ответственностью "Новые технологии" Method for thermochemical processing and disposal of solid milled substances containing hydrocarbon and installation for its implementation

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2540592C2 (en) * 2009-07-27 2015-02-10 Дженерал Электрик Компани Gasifier-containing system, system containing cooling chamber and system containing water-supplying pump
RU2451715C1 (en) * 2011-03-24 2012-05-27 Николай Васильевич Столбов Method and plant for plasma thermal processing of carbon-containing industrial and agricultural wastes for production of plasmagas
MD4181B1 (en) * 2011-08-02 2012-08-31 Glorin Grup Gas generator for processing of solid domestic waste
WO2014017955A2 (en) 2012-07-25 2014-01-30 Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственная Компания "Интергаз" Method for processing combustible carbon-containing and/or hydrocarbon-containing products, reactor for implementing same (variants) and apparatus for processing combustible carbon-containing and/or hydrocarbon-containing products
RU2534421C2 (en) * 2012-08-09 2014-11-27 Юрий Николаевич Шаповалов Waste oil disposal reactor
RU169609U1 (en) * 2016-03-03 2017-03-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "МГТУ") Installation for producing synthesis gas from coal-water fuel
RU2627865C1 (en) * 2016-04-06 2017-08-14 Негосударственная Академия Наук И Инноваций Production method of synthetic gas from low-calorial brown coals with high-ash and device for its implementation
RU2677177C1 (en) * 2018-03-06 2019-01-15 Общество с ограниченной ответственностью "Новые технологии" Method for thermochemical processing and disposal of solid milled substances containing hydrocarbon and installation for its implementation

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007107244A (en) 2008-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2342598C1 (en) Gasifier for thermal recycling of carbon-bearing wastes and method of their recycling
RU2554970C2 (en) Method and device for processing of wastes
US6647903B2 (en) Method and apparatus for generating and utilizing combustible gas
RU2088631C1 (en) Installation and method for heat treatment of wastes
JPH0613718B2 (en) Reactor for producing generator gas
EP2285939B1 (en) Method for multistage gasification
CN109237490B (en) Gasification plasma waste treatment system
PL191219B1 (en) Process and device for waste pyrolysis and gasification
RU2359011C1 (en) Method of solid fuel conversion and installation to this end (versions)
EA009601B1 (en) Method for gasifying substances containing carbon by using a plasma
RU2342599C1 (en) Gasifier for thermal recycling of carbon-bearing wastes and method of their recycling
JPH10246416A (en) Method and apparatus and thermally treating fly dust originating in grate-firing equipment
RU2316696C1 (en) Installation for processing of combustible solid wastes
JP2008081637A (en) Method and apparatus for gasifying woody biomass
RU67581U1 (en) GASIFICATOR OF CARBON-CONTAINING RAW MATERIALS
JP2005029728A (en) Gasification apparatus
JP2008520785A (en) Gasification method of carbonaceous material and apparatus for carrying out this method
HUT72158A (en) Method and apparatus for the yield of heat energy from waste materials, mainly from refuse
KR100340263B1 (en) Apparatus and method for the treatment of mixed wastes with high liquid fraction by plasma pyrolysis/gasfication and melting
JP6016196B2 (en) Waste gasification and melting apparatus and waste gasification and melting method
JP5974950B2 (en) Mixed gas blowing device, waste gasification and melting furnace having the same, mixed gas blowing method, and waste gasification and melting method using the same
JP2005003359A (en) Waste processing method and facility
CN212537850U (en) Plasma gasification melting furnace
RU2229060C2 (en) Oil-slime heat treatment installation
JP6098804B2 (en) Mixed gas blowing device, waste gasification and melting furnace having the same, mixed gas blowing method, and waste gasification and melting method using the same

Legal Events

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

Effective date: 20100228