RU2493487C1 - Device for gasification of loose fine-dispersed carbon-containing raw materials and granulated biosludges - Google Patents
Device for gasification of loose fine-dispersed carbon-containing raw materials and granulated biosludges Download PDFInfo
- Publication number
- RU2493487C1 RU2493487C1 RU2012100956/03A RU2012100956A RU2493487C1 RU 2493487 C1 RU2493487 C1 RU 2493487C1 RU 2012100956/03 A RU2012100956/03 A RU 2012100956/03A RU 2012100956 A RU2012100956 A RU 2012100956A RU 2493487 C1 RU2493487 C1 RU 2493487C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- combustion chamber
- pipeline
- induction heater
- impeller
- raw materials
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области термической переработки углеродсодержащих материалов с образованием топочного газа.The invention relates to the field of thermal processing of carbon-containing materials with the formation of flue gas.
Существует устройство для газификации сыпучего мелкодисперсного углерод со держащего сырья и гранулированных биошламов [1], содержащее образованную в корпусе топку с камерой сгорания, устройство для образования смеси сырья с окислителем, магистраль введения смеси в камеру сгорания в тангенциальном направлении, устройство разжигания и стабилизации горения. Данное устройстве не обеспечивает полного сгорания сырья вследствие недостатка компонентов для выполнения термохимических реакций, что приводит к задымлению атмосферы выходящими из устройства газообразными продуктами.There is a device for the gasification of granular finely dispersed carbon containing raw materials and granular bio-sludges [1], containing a furnace with a combustion chamber formed in the housing, a device for forming a mixture of raw materials with an oxidizing agent, a pipe for introducing the mixture into the combustion chamber in the tangential direction, a device for ignition and stabilization of combustion. This device does not provide complete combustion of raw materials due to the lack of components for performing thermochemical reactions, which leads to smoke from the atmosphere of the gaseous products leaving the device.
Известно устройство для газификации сыпучего мелкодисперсного углерод содержащего сырья и гранулированных биошламов [2], содержащее вихревую топку, устройство для загрузки сырья вместе с воздухом, сепаратор для разделения сырья на фракции, первый и второй нагнетатели окислителя, соединенные с нагнетателями дутьевые сопла с созданием вихревого движения содержимого камеры сгорания, устройство для поджигания сырья. Недостатком этого устройства является образование фуранов в результате термохимических реакций в присутствии азота, что приводит к загрязнению атмосферы.A device for the gasification of granular finely divided carbon containing raw materials and granular bio-sludge [2], containing a vortex furnace, a device for loading raw materials together with air, a separator for separating raw materials into fractions, the first and second oxidizer blowers connected to the blower blower nozzles with the creation of a vortex movement the contents of the combustion chamber, a device for igniting raw materials. The disadvantage of this device is the formation of furans as a result of thermochemical reactions in the presence of nitrogen, which leads to air pollution.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для газификации сыпучего мелкодисперсного углеродсодержащего сырья и гранулированных биошламов [3], содержащее образованную в корпусе вихревую топку с камерой сгорания, устройство для нагрева камеры сгорания, загрузочное устройство, первый трубопровод для вывода конечных газообразных продуктов, первую магистраль подачи газового потока в тангенциальном направлении в одну часть камеры сгорания со вторым трубопроводом между вихревой топкой и выходным узлом первого нагнетателя, вторую магистраль подачи газового потока в тангенциальном направлении в другую часть камеры сгорания со вторым трубопроводом между вихревой топкой и выходным узлом второго нагнетателя.The closest in technical essence is a device for the gasification of bulk finely dispersed carbon-containing raw materials and granular bio-sludge [3], containing a vortex furnace with a combustion chamber formed in the housing, a device for heating the combustion chamber, a loading device, a first pipeline for outputting final gaseous products, the first supply line the gas flow in the tangential direction into one part of the combustion chamber with a second pipeline between the vortex furnace and the output node of the first pump la, the second supply line in the tangential direction of the gas stream in another part of the combustion chamber to the second conduit between the whirl chamber and the output node of the second blower.
Недостатками такого устройства являются загрязнение атмосферы выходными газообразными продуктами вследствие неполного сгорания сырья и образования таких ядовитых веществ как фураны в процессе термохимических реакций при наличии азота в подаваемом в камеру сгорания воздухе, невысокое качество топочного газа вследствие недостатка водорода, необходимого для реакций синтеза.The disadvantages of this device are atmospheric pollution with gaseous products due to incomplete combustion of raw materials and the formation of toxic substances such as furans during thermochemical reactions in the presence of nitrogen in the air supplied to the combustion chamber, the low quality of the flue gas due to the lack of hydrogen required for the synthesis reactions.
Еще одним недостатком устройства является снижение эффективности процесса газификации вследствие необходимости использования внешних источников тепла для разогрева камеры сгорания.Another disadvantage of the device is the decrease in the efficiency of the gasification process due to the need to use external heat sources to heat the combustion chamber.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и степени экологичности процесса газификации, повышение качества топочного газа, эффект получения в процессе газификации в качестве выходного продукта чистых металлов, присутствовавших в сырье.The technical result of the invention is to increase the efficiency and environmental friendliness of the gasification process, improve the quality of the flue gas, the effect of obtaining pure metals present in the raw material as the output product of the gasification process.
Данный технический результат обеспечивается в устройстве для газификации сыпучего мелкодисперсного углеродсодержащего сырья и гранулированных биошламов, содержащем образованную в корпусе вихревую топку с камерой сгорания, устройство для нагрева камеры сгорания, загрузочное устройство, первый трубопровод для вывода конечных газообразных продуктов, первую магистраль подачи газового потока в тангенциальном направлении в одну часть камеры сгорания со вторым трубопроводом между вихревой топкой и выходным узлом первого нагнетателя, вторую магистраль подачи газового потока в тангенциальном направлении в другую часть камеры сгорания со вторым трубопроводом между вихревой топкой и выходным узлом второго нагнетателя, тем, что в нем выполнены расположенное во втором трубопроводе устройство для создания постоянного магнитного поля, а также магистраль рециркуляции смеси окислителя, водяного пара, водорода и пылевидных фракций, включающая соединенный с вихревой топкой четвертый трубопровод, входной узел первого нагнетателя и первую магистраль подачи газового потока в камеру сгорания, введена магистраль рециркуляции смеси окислителя, водяного пара и водорода, включающая соединенный с вихревой топкой пятый трубопровод, входной узел второго нагнетателя и вторую магистраль подачи газового потока в камеру сгорания, в третьем трубопроводе образована камера розжига и стабилизации поджига, выходное отверстие загрузочного устройства выполнено с выходом во второй трубопровод, в качестве устройства для нагрева камеры сгорания в камере сгорания выполнен насквозь полый внутренний индукционный нагреватель, сделанный из электропроводного материала, образована первая крыльчатка, выполненная заодно с внутренним индукционным нагревателем в его верхней части, образована вторая крыльчатка, выполненная заодно с внутренним индукционным нагревателем в его нижней части, в качестве дополнительного устройства для нагрева камеры сжигания в области расположения второй крыльчатки выполнен внешний индукционный нагреватель, расположенный на боковой стенке камеры сгорания и сделанный из электропроводного материала, выход газового потока по второму трубопроводу выполнен в зону расположения в камере сгорания первой крыльчатки, причем между каждой из соседних лопастей первой крыльчатки образовано окно, вход третьего трубопровода в камеру сгорания выполнен на боковой стенке камеры сгорания, вход четвертого трубопровода в камеру сгорания выполнен в зазор между корпусом и внутренним индукционным нагревателем, вход пятого трубопровода в камеру сгорания выполнен в области полости внутреннего индукционного нагревателя в его верхней части.This technical result is provided in a device for the gasification of granular finely dispersed carbon-containing raw materials and granular bio-sludge, containing a vortex furnace with a combustion chamber formed in the housing, a device for heating the combustion chamber, a loading device, a first pipeline for outputting the final gaseous products, the first gas supply line in the tangential the direction in one part of the combustion chamber with a second pipe between the vortex furnace and the output node of the first supercharger, W The main line for supplying a gas flow in a tangential direction to another part of the combustion chamber with a second pipe between the vortex furnace and the outlet assembly of the second supercharger, in that a device for creating a constant magnetic field located in the second pipe is made in it, as well as a pipe for recirculating the mixture of oxidizer and water steam, hydrogen and dust fractions, including the fourth pipeline connected to the vortex furnace, the inlet node of the first supercharger and the first gas supply line to the gas a measure of combustion, a highway for recirculating a mixture of an oxidizing agent, water vapor and hydrogen was introduced, including a fifth pipeline connected to a vortex furnace, an inlet node of a second supercharger and a second gas supply line to a combustion chamber, an ignition and stabilization chamber for ignition is formed in a third pipeline, an outlet of a loading device made with access to the second pipeline, as a device for heating the combustion chamber in the combustion chamber, a hollow internal induction heater is made through made of an electrically conductive material, the first impeller is formed, integral with the internal induction heater in its upper part, the second impeller is formed, integral with the internal induction heater in its lower part, as an additional device for heating the combustion chamber in the region of the second impeller induction heater located on the side wall of the combustion chamber and made of an electrically conductive material, the output of the gas stream through the second pipe the wire is made into the location zone in the combustion chamber of the first impeller, with a window formed between each of the adjacent blades of the first impeller, the entrance of the third pipeline to the combustion chamber is made on the side wall of the combustion chamber, the entrance of the fourth pipeline to the combustion chamber is made into the gap between the housing and the internal induction heater , the fifth pipeline inlet into the combustion chamber is made in the region of the cavity of the internal induction heater in its upper part.
В первом частном случае внутренний индукционный нагреватель выполнен в виде соединенных вместе узкими горловинами двух воронок.In the first particular case, the internal induction heater is made in the form of two funnels connected together by narrow necks.
Во втором частном случае внешний индукционный нагреватель, имеющий кольцевую форму, выполнен в области расположения второй крыльчатки.In the second particular case, an external induction heater having an annular shape is made in the region of the location of the second impeller.
В третьем частном случае устройство для создания постоянного магнитного поля выполнено с направлением намагниченности вдоль продольной оси второго трубопровода.In the third particular case, the device for creating a constant magnetic field is made with the direction of magnetization along the longitudinal axis of the second pipeline.
В четвертом частном случае устройство для создания постоянного магнитного поля выполнено в виде стержневого магнита.In the fourth particular case, the device for creating a constant magnetic field is made in the form of a bar magnet.
В пятом частном случае плоскости лопастей первой крыльчатки направлены по касательной поверхности к внешней цилиндрической поверхности первой крыльчатки.In the fifth particular case, the planes of the blades of the first impeller are directed along the tangent surface to the outer cylindrical surface of the first impeller.
В шестом частном случае лопасти второй крыльчатки выполнены под углом к касательной к внешней цилиндрической поверхности второй крыльчатки.In the sixth particular case, the blades of the second impeller are made at an angle to the tangent to the outer cylindrical surface of the second impeller.
В седьмом частном случае между выходным отверстием устройства для загрузки сырья и первым трубопроводом установлен шлюзовый затвор.In the seventh particular case, between the outlet of the device for loading raw materials and the first pipeline installed a lock gate.
В восьмом частном случае в качестве заполнителей камеры розжига и стабилизации поджига используются бумага и древесина или ее отходы.In the eighth particular case, paper and wood or its waste are used as fillers in the ignition chamber and stabilize the ignition.
В девятом частном случае пространство между корпусом и внешним индукционным нагревателем заполнено металлической стружкой.In the ninth particular case, the space between the housing and the external induction heater is filled with metal shavings.
В результате того, что выходное отверстие устройства для загрузки сырья выполнено с выходом в первую магистраль подачи газового потока в вихревую топку, выполнены расположенное в трубопроводе первой магистрали подачи газового потока в вихревую топку устройство для создания постоянного магнитного поля и магистраль рециркуляции смеси окислителя, водяного пара, водорода и пылевидных фракций, выход газового потока по первой магистрали выполнен в зону расположения в камере сгорания первой крыльчатки, достигается повышение эффективности процесса газификации вследствие более полного сжигания сырья, так как в камере сгорания образуется большая совокупность электрически заряженных частиц, многочисленные искровые разряды между которыми способствуют разложению сырья на более мелкие фрагменты вплоть до молекулярного уровня.As a result of the fact that the outlet of the device for loading raw materials is made with access to the first gas supply line to the vortex furnace, the device for creating a constant magnetic field and the recirculation line of the oxidizer and water vapor mixture are arranged in the pipeline of the first gas flow line to the vortex furnace , hydrogen and dust fractions, the gas stream output along the first line is made in the location zone in the combustion chamber of the first impeller, an increase in efficiency is achieved Processes gasification due to more complete combustion of the raw material, since in the combustion chamber is formed a large aggregate of electrically charged particles, numerous spark discharges between which promote decomposition of raw materials into smaller fragments down to the molecular level.
Вследствие того, что введена магистраль рециркуляции смеси окислителя, водяного пара, водорода и пылевидных фракций с введением окислителя, водяного пара и водорода в верхнюю часть камеры сгорания, введена магистраль рециркуляции смеси окислителя, водяного пара и водорода с введением окислителя, водяного пара и водорода в нижерасположенную часть камеры сгорания, обеспечиваются условия для более полного выполнения реакций синтеза во всем объеме камеры сгорания, что способствует получению топочного газа высокого качества и уменьшению загрязняющих веществ в выходных газообразных продуктах. Следовательно, одновременно со значительным повышением качества топочного газа повышается степень экологичности процесса газификации.Due to the fact that a highway for recirculating a mixture of an oxidizing agent, water vapor, hydrogen and dust fractions with an introduction of an oxidizing agent, water vapor and hydrogen was introduced into the upper part of the combustion chamber, a highway for recycling a mixture of an oxidizing agent, water vapor and hydrogen with an introduction of an oxidizing agent, water vapor, and hydrogen was introduced the lower part of the combustion chamber, conditions are provided for more complete synthesis reactions in the entire volume of the combustion chamber, which contributes to the production of high-quality flue gas and to reduce pollutants in the output gaseous products. Therefore, along with a significant improvement in the quality of the flue gas, the degree of environmental friendliness of the gasification process increases.
Посредством выполнения в качестве устройства для нагрева камеры сгорания полого внутреннего индукционного нагревателя и внешнего индукционного нагревателя обеспечивается повышение эффективности процесса газификации вследствие использования для нагрева камеры сгорания излучаемого внутренним и внешним индукционными нагревателями тепла, получаемого за счет вихревых токов, наводимых высокочастотным электромагнитным излучением, возникающим в результате образования импульсов тока во время искровых разрядов между электростатическими зарядами частиц и молекул в камере сгорания.By performing as a device for heating the combustion chamber a hollow internal induction heater and an external induction heater, the gasification process is improved due to the use of heat generated by internal and external induction heaters from the eddy currents induced by high-frequency electromagnetic radiation resulting from high-frequency electromagnetic radiation the formation of current pulses during spark discharges between electrostatically mi charges of particles and molecules in the combustion chamber.
Вследствие того, что образованы первая крыльчатка и вторая крыльчатка, выход первой магистрали подачи газового потока выполнен в зону расположения в камере сгорания первой крыльчатки, между каждой из соседних лопастей первой крыльчатки образовано окно, происходит механическое разделение фракций сырья, в результате чего более крупные фракции проделывают более длинный путь по камере сгорания, подвергаясь более полному сжиганию и разложению с получением практически только газообразных продуктов и металлов, не поддающихся сжиганию в процессе газификации. Поэтому повышается эффективность процесса газификации и достигается эффект получения в процессе газификации в качестве выходного продукта чистых металлов, присутствовавших в сырье.Due to the fact that the first impeller and the second impeller are formed, the output of the first gas flow supply line is made to the location zone in the combustion chamber of the first impeller, a window is formed between each of the adjacent blades of the first impeller, the fractions of the raw materials are mechanically separated, as a result of which larger fractions are made longer path through the combustion chamber, subject to more complete combustion and decomposition with the production of almost only gaseous products and metals that are not amenable to burning in gasification process. Therefore, the efficiency of the gasification process is increased and the effect of obtaining pure metals present in the raw material as an output product in the gasification process is achieved.
В результате того, что выполнены магистраль рециркуляции смеси окислителя, водяного пара, водорода и пылевидных фракций и магистраль рециркуляции смеси окислителя, водяного пара и водорода, повышается степень экологичности процесса газификации вследствие устранения расхода атмосферного воздуха и водных ресурсов.As a result of the fact that the main line for recirculating the mixture of oxidizing agent, water vapor, hydrogen and dust fractions and the main line for recycling the mixture of oxidizing agent, water vapor and hydrogen, the degree of environmental friendliness of the gasification process increases due to elimination of the consumption of atmospheric air and water resources.
На фиг.1 представлен общий вид устройства для газификации сыпучего мелкодисперсного углеродсодержащего сырья и гранулированных биошламов; на фиг.2 - вид вихревой топки; на фиг.3 - вид вихревой топки в разрезе по А-А фиг.2; на фиг.4 - вид вихревой топки в разрезе по Б-Б фиг.2.Figure 1 presents a General view of a device for the gasification of bulk finely dispersed carbon-containing raw materials and granular bio-sludge; figure 2 is a view of a swirl chamber; figure 3 is a view of a swirl furnace in section along aa of figure 2; figure 4 is a view of a vortex furnace in section along BB of figure 2.
Устройство (фиг.1) для газификации сыпучего мелкодисперсного углеродсодержащего сырья и гранулированных биошламов содержит корпус 1, первый нагнетатель 2, второй нагнетатель 3, загрузочное устройство с бункером 4.The device (figure 1) for the gasification of bulk finely dispersed carbon-containing raw materials and granular bio-sludge contains a
В корпусе 1 выполнены вихревая топка 5, сборник зольного остатка 6 и первый трубопровод 7 для вывода конечных газообразных продуктов. Первая магистраль подачи газового потока содержит второй трубопровод 8 между вихревой топкой 5 и выходным узлом первого нагнетателя 2. Вторая магистраль подачи газового потока содержит третий трубопровод 9 между вихревой топкой 5 и выходным узлом второго нагнетателя 3. Магистраль рециркуляции смеси окислителя, водяного пара, водорода и пылевидных фракций включает соединенный с вихревой топкой 5 четвертый трубопровод 10, входной узел первого нагнетателя 2 и первую магистраль подачи газового потока в вихревую топку 5 через второй трубопровод 8. Магистраль рециркуляции смеси окислителя, водяного пара и водорода содержит соединенный с вихревой топкой 5 пятый трубопровод 11, входной узел второго нагнетателя 3 и вторую магистраль подачи газового потока в вихревую топку 5 через третий трубопровод 9. В третьем трубопроводе 9 образована заполняемая через люк 12 легковоспламеняющимися материалами и расходным горючим материалом камера 13 розжига и стабилизации поджига. Выходное отверстие 14 загрузочного устройства выполнено с выходом во второй трубопровод 8. Между бункером 4 и выходным отверстием 14 расположен первый шлюзовый затвор 15. Второй шлюзовый затвор 16 поставлен на выходе сборника зольного остатка 6.In the
В вихревой топке 5 (фиг.2) выполнена камера сгорания 17, отделенная от корпуса 1 футеровкой 18 из жаропрочного и электроизоляционного бетона и закрытая крышкой 19. В центре камеры сгорания 17 вниз от крышки 19 до воронки 20 расположен выполненный из электропроводного материала насквозь полый внутренний индукционный нагреватель 21, который состоит из воронок 22 и 23, соединенных вместе своими узкими горловинами в средней части внутреннего индукционного нагревателя 21. Выполненная заодно с внутренним индукционным нагревателем 21, в его верхней части расположена первая крыльчатка 24. В его нижней части находится вторая крыльчатка 25, выполненная заодно с внутренним индукционным нагревателем 21. На боковой стенке 26 камеры сгорания 17 в области второй крыльчатки 25 расположен внешний индукционный нагреватель 27, имеющий кольцевую форму и выполненный из электропроводного материала. Между корпусом 1 и внешним индукционным нагревателем 27 заложен слой металлической стружки 28. В месте зазора 29 между корпусом 1 и внутренним индукционным нагревателем 21 в верхней части камеры сгорания 17 выполнено окно 30 для ввода в камеру сгорания 17 четвертого трубопровода 10. Окно 31 для входа пятого трубопровода 11 в камеру сгорания 17 выполнено по центру верхней части камеры сгорания 17. В низу вихревой топки 5 образовано выходное отверстие 32 для перемещения продуктов сгорания в сборник зольного остатка 6.In the vortex furnace 5 (FIG. 2), a
Продольная ось 33-33 (фиг.3) второго трубопровода 8 направлена по касательной к боковой стенке 26 камеры сгорания 17, второй трубопровод 8 входит в камеру сгорания 17 так, что выходящий из него газовый поток имеет тангенциальное направление движения относительно вихревой топки 5 и поступает на первую крыльчатку 24, имеющую лопасти 34', 34'… 34(n) и окна 35', 35'… 35(n) между ними. Плоскости лопастей 34', 34'… 34(n) направлены по касательной поверхности к внешней цилиндрической поверхности 36 первой крыльчатки 24. Вдоль продольной оси 33-33 второго трубопровода 8 в нем установлен стержневой постоянный магнит 37 с направлением его полюсов по продольной оси 33-33.The longitudinal axis 33-33 (Fig. 3) of the
Вторая крыльчатка 25 (фиг.4) имеет лопасти 38', 38'… 38(k), выполненные под углом к касательной к внешней цилиндрической поверхности 39 второй крыльчатки 25. Продольная ось 40-40 третьего трубопровода 9 направлена по касательной к боковой стенке 26 камеры сгорания 17, третий трубопровод 9 входит в камеру сгорания 17 через окно 41 в боковой стенке 26 камеры сгорания 17 так, что выходящий из него газовый поток имеет тангенциальное направление движения относительно вихревой топки 5 и поступает в область второй крыльчатки 25.The second impeller 25 (figure 4) has blades 38 ', 38' ... 38 (k) , made at an angle to the tangent to the outer
Устройство для газификации сыпучего мелкодисперсного углеродсодержащего сырья и биошламов работает следующим образом. В бункер 4 загружают сыпучее мелкодисперсное углеродсодержащее сырье или сыпучий гранулированный биошлам с низкой влажностью. В камеру 13 розжига и стабилизации поджига через люк 12 загружают такой легковоспламеняющийся материал, как бумага, а также расходный горючий материал, например древесные опилки. Приводят в действие первый 2 и второй 3 нагнетатели, поджигают бумагу, находящуюся в камере 13 розжига и стабилизации поджига. После этого начинаются происходящие одновременно процесс термического разложения сырья с выполнением реакций синтеза и процесс разогрева камеры сгорания 17.A device for the gasification of bulk finely dispersed carbon-containing raw materials and bio-sludge works as follows. Bulk 4 is loaded with granular finely dispersed carbon-containing raw materials or granular low-moisture granular bio-sludge. In the chamber 13 of ignition and stabilization of ignition through the hatch 12 load such a flammable material as paper, as well as a consumable combustible material, such as sawdust. The first 2 and second 3 superchargers are activated, ignite the paper located in the chamber 13 of the ignition and stabilization of the ignition. After this, the process of thermal decomposition of the raw materials taking place simultaneously with the implementation of the synthesis reactions and the heating of the
Сырье из бункера 4 через отверстие 14 поступает дозами во второй трубопровод 8. Поступление доз сырья обеспечивается посредством первого шлюзового затвора 15. При движении сырья по первой магистрали подачи газового потока сырье проходит по второму трубопроводу 8, находящиеся в нем частицы во время продвижения по второму трубопроводу 8 электризуются, и, попадая в область действия магнитного поля стержневого постоянного магнита 37, наэлектризованные частицы пыли ориентируются вдоль направления магнитного поля и выстраиваются разноименными зарядами навстречу друг другу.Raw materials from the hopper 4 through the opening 14 are doses in the
При входе в верхнюю часть камеры сгорания 17 в тангенциальном направлении относительно вихревой топки 5 смеси сырья с наэлектризованными частицами пыли и фрагментами сырья в камере сгорания 17 образуется круговое вращательное движение содержимого камеры сгорания 17. В результате действия центробежных сил в круговое вращательное движение с наибольшим расстоянием от центра камеры сгорания 17 преимущественно попадают самые крупные фрагменты сырья, которые к тому же отбрасываются к боковой стенке 26 камеры сгорания 17 в результате столкновения с лопастями 34', 34'… 34(n) первой крыльчатки 24. Как более легкие, частицы пыли через окна 35', 35'… 35(n) в первой крыльчатке 24 проходят в полости воронок 22 и 23 внутреннего индукционного нагревателя 21. Так как частицы пыли выстроены разноименными зарядами навстречу друг другу, то разрядами меж их разноименными электростатическими зарядами инициируется начало процесса газификации. Ввиду многочисленности количества заряженных частиц пыли возникает совокупность многочисленных непрерывно происходящих локальных искровых разрядов. В точках локальных искровых разрядов происходит мгновенное повышение температуры до нескольких тысяч градусов, что приводит к разрушению находящихся в области локальных искровых разрядов веществ на молекулярном уровне с образованием водорода и кислорода. При каждом длящемся кратковременно локальном разряде между взаимодействующими частицами протекает ток разряда, генерирующийся импульс электромагнитного излучения. Значительная многочисленность происходящих локальных разрядов вызывает высокочастотное электромагнитное излучение, которое генерирует вихревые токи, приводящие к разогреву внутреннего индукционного нагревателя 21 и внешнего индукционного нагревателя 27, тепловое излучение которых вызывает разогрев камеры сгорания 17. Индукционный нагрев слоя металлической стружки 28 приводит к дополнительному повышению температуры в области внешнего индукционного нагревателя 27 и, следовательно, в камере сгорания 17. При этом создаются более благоприятные условия для термического разложения крупных твердых фрагментов сырья.When entering the upper part of the
При поджигании бумаги находящиеся в камере 13 древесные опилки возгораются в струе поступающего в камеру 13 розжига и стабилизации по джига газового потока по третьему трубопроводу 9. Разогретый в результате горения опилок газовый поток при прохождении через лопасти 38', 38' …38(k) второй крыльчатки 25 приобретает при выходе в камеру сгорания 17 вихревое движение. Содержащиеся в газовом потоке горящие частицы расходного горючего материала гаснут на своем пути в камеру сгорания 17, а в камере сгорания 17 в своем вихревом движении приобретают электростатические заряды. Их локальные искровые разряды являются вторым источником инициирования процесса газификации и высокочастотного электромагнитного излучения.When the paper is ignited, the wood filings located in the chamber 13 are ignited in the stream of the ignition and stabilization of the gas stream through the third pipeline 9, which is supplied to the chamber. 9. The gas stream heated by sawdust combustion when passing through the blades 38 ', 38' ... 38 (k) the second the
Приходящие в камеру сгорания 17 и направляемые к боковой стенке 26 камеры сгорания 17 под действием центробежных сил более крупные фрагменты сырья, продолжая круговое вращательное движение, в результате трения между хаотически перемещающимися относительно друг друга фрагментами приобретают электрические заряды. Между разноименными зарядами фрагментов сырья возникают локальные искровые разряды. Совокупность многочисленных непрерывно происходящих локальных искровых разрядов образует плазменный тоннель высокочастотного безэлектродного плазмотрона, в котором происходит разложение сырья. При высокой температуре в области локального искрового разряда, вода, содержащаяся на наружной поверхности фрагментов сырья, мгновенно превращается в газообразное состояние, разлагаясь на кислород и водород, а твердая часть сырья разрушается взрывным способом на более мелкие элементы с большим количеством острых граней. Этот процесс происходит в непрерывном режиме до полного разрушения частиц. Одновременно из свободных атомов углерода, водорода и кислорода при наличии высокой температуры в зоне локального разряда образуется топочный газ. Из-за взрывного характера разрушения твердых частиц суммарная поверхность фрагментов увеличивается в геометрической прогрессии, увеличивается количество заряженных частиц, все более многочисленной становится совокупность непрерывно происходящих локальных искровых разрядов. Внесение поступающих по второму трубопроводу 8 из бункера 4 частиц пыли в камеру сгорания 17 способствует увеличению количества локальных искровых разрядов. Происходящий непрерывно процесс термического разложения сырья становится все более интенсивным, доходя до полного разрушения сырья на молекулярном уровне.Larger fragments of the raw material coming into the
В связи с увеличением количества локальных искровых разрядов при введении в оборот процесса газификации фрагментов сырья, а также при образовании второго очага локальных искровых разрядов в результате введения в камеру сгорания 17 по третьему трубопроводу 9 газового потока с частицами горения частота электромагнитного излучения повышается, сила вихревых токов внутреннего индукционного нагревателя 21 и внешнего индукционного нагревателя 27 повышается, приводя к большему к разогреву внутреннего индукционного нагревателя 21 и внешнего индукционного нагревателя 27, что вызывает разогрев камеры сгорания 17 до температуры более 1000°C, которая является достаточной для термического разложения сырья и проведения реакций синтеза. Так как процесс образования локальных искровых разрядов развивается лавинообразно, то процесс разогрева камеры сгорания 17 занимает короткий период времени.Due to the increase in the number of local spark discharges during the introduction of gasification of fragments of raw materials into the circulation, as well as during the formation of a second focus of local spark discharges as a result of introducing a gas stream with combustion particles through the third pipeline 9 into the combustion chamber 9, the frequency of electromagnetic radiation increases, the eddy current strength the
В реакциях синтеза в камере сгорания 17 принимают участие полученные при термическом разложении сырья кислород и водород, а также углерод, содержащийся в саже, как продукте горения. Для обеспечения реакций синтеза в более полном объеме с вовлечением в них все большей части сырья образовавшаяся в зазоре 29 между корпусом 1 и внутренним индукционным нагревателем 21 сажа и смесь водяного пара, кислорода и водорода через окно 30 забирается из верхней части камеры сгорания 17. Далее при прохождении по магистрали рециркуляции смеси окислителя, водяного пара, водорода и пылевидных фракций сажи и смеси водяного пара, кислорода и водорода в них вносится поступающее из бункера 4 сырье вместе с пылью, частицы пыли и фрагменты сырья электризуются в поле постоянного магнита 37 и вместе с сажей, водяным паром, кислородом и водородом поступают в камеру сгорания 17. Здесь углерод сажи, кислород и водород вступают в реакции синтеза с образованием топочного газа, наэлектризованные частицы пыли и фрагменты сырья принимают участие в происходящем в камере сгорания 17 процессе термического разложения. Таким образом обеспечивается непрерывность процессов термического разложения и реакций синтеза.In the synthesis reactions in the
Находящаяся в полости воронки 22 и отделенная от крупных фрагментов сырья смесь сажи, водяного пара, кислорода и водорода через окно 31 забирается из верхней части камеры сгорания 17 и по магистрали рециркуляции смеси окислителя, водяного пара и водорода через пятый трубопровод 11, второй нагнетатель 3, третий трубопровод 9 и камеру 13 розжига и стабилизации по джига потоком в тангенциальном направлении в область камеры сгорания 17, расположенную в ее средней части. Здесь поток смеси сажи, водяного пара, кислорода и водорода встречается с нисходящим потоком не полностью переработанного сырья, скорость вращения которого по мере движения вниз уменьшается. Выходящий из третьего трубопровода 9 газовый поток придает нисходящему потоку не полностью газифицированного сырья дополнительную скорость вращения, что способствует интенсификации процесса термического разложения и реакций синтеза вследствие вовлечения в реакции синтеза углерода из сажи, водяного пара, кислорода и водорода, получаемых по магистрали рециркуляции смеси окислителя, водяного пара и водорода.The mixture of soot, water vapor, oxygen and hydrogen located in the cavity of the
Таким образом по мере продвижения вниз все большая часть сырья подвергается процессу газификации, и на подходе ко второй крыльчатке 25 оказываются наиболее мелкие фрагменты сырья, негорючие остатки сырья и газообразные продукты процесса газификации. В области внешнего индукционного нагревателя 27 остатки сырья попадают на него и сгорают. Проходя через наклонные лопасти 38', 38' …38(k) второй крыльчатки 25, остатки сырья ускоряются в своем вращательном движении, что способствует их электризации и разложению на молекулярном уровне вследствие возникновения дополнительных очагов электроискровых разрядов. Таким образом процесс интенсивной газификации осуществляется во всем объеме камеры сгорания 17, в результате чего происходит полная переработка сырья.Thus, as you move downward, an increasing part of the raw material undergoes a gasification process, and on the approach to the
При образовании газообразных продуктов в процессе термического разложения и реакций в камере сгорания 17 создается постоянное статическое давление, в результате чего образовавшийся в результате реакций синтеза топочный газ выводится из полости внутреннего индукционного нагревателя 21 и из камеры сгорания 17 через лопасти 38', 38' …38(k) второй крыльчатки 25, а затем по первому трубопроводу 7 подается потребителю.During the formation of gaseous products during thermal decomposition and reactions, constant static pressure is created in the
В связи с повышением в камере сгорания 17 постоянного статического давления скорость проходящего по третьему трубопроводу 9 газового потока уменьшается, интенсивность горения расположенных в камере 13 розжига и стабилизации поджига опилок становится меньше, что приводит к уменьшению расхода опилок. Поэтому расход опилок в процессе газификации сырья незначителен.Due to the increase in constant static pressure in the
В случае замедления процесса газификации постоянное статическое давление в камере сгорания 17 несколько понижается. Поэтому скорость проходящего по третьему трубопроводу 9 газового потока увеличивается, интенсивность горения расположенных в камере 13 розжига и стабилизации поджига опилок увеличивается, восстанавливается прежний режим процесса газификации. Таким образом процесс поджига поддерживается постоянно.If the gasification process is slowed down, the constant static pressure in the
Вследствие того, что газообразные и прочие продукты газификации циркулируют по магистрали рециркуляции смеси окислителя, водяного пара, водорода и пылевидных фракций и магистрали рециркуляции смеси окислителя, водяного пара и водорода, которые являются замкнутыми и не соединены с атмосферой, то реакции синтеза происходят при дефиците азота. Поэтому не происходит образование фуранов, являющихся вредными выбросами.Due to the fact that gaseous and other gasification products circulate along the recirculation line of the mixture of oxidizing agent, water vapor, hydrogen and dust fractions and the recirculation line of the mixture of oxidizing agent, water vapor and hydrogen, which are closed and not connected to the atmosphere, the synthesis reactions occur with nitrogen deficiency . Therefore, the formation of furans, which are harmful emissions, does not occur.
Значительная часть сырья сжигается на имеющих высокую температуру внутреннем индукционном нагревателе 21 и внешнем индукционного нагревателе 27. Содержащиеся в сырье металлические компоненты вследствие наличия высокочастотного электромагнитного излучения разогреваются наводимыми в них вихревыми токами и расплавляются, образуя каплеобразные продукты расплава, которые выпадают в сборник зольного остатка 6. Находящиеся в сборнике зольного остатка 6 зола и металлические образования непрерывно удаляются с помощью второго шлюзового затвора 16.A significant part of the raw material is burned using a high-temperature
По причине того, что в камеру сгорания 17 доставляются водяной пар, кислород и водород по двум магистралям в разные части камеры сгорания 17, создается вихревое движение в верхней, средней и нижней частях камеры сгорания 17 за счет газовых потоков по двум магистралям и завихрения исходящих из камеры сгорания 17 газов на лопастях 38',38'…38(n) второй крыльчатки 25, создаются оптимальные условия для генерации топочного газа высокого качества, при том, что в газообразных продуктах газификации содержится не более 5% углекислого газа и до 20% кислорода и практически отсутствуют фураны.Due to the fact that water vapor, oxygen and hydrogen are delivered to the
Источники информацииInformation sources
1. Патент США №4224019 МКИ F23D 14/00; F23D 013/40, НКИ 431/328. Power burner for compact furnace. 23.09.1980.1. US patent No. 4224019 MKI F23D 14/00; F23D 013/40, NCI 431/328. Power burner for compact furnace. 09/23/1980.
2. Патент США №5769008 НКИ 110/251, МПК F23G 5/00. LOW-EMISSION2. US patent No. 5769008 NKI 110/251,
SWIRLING-TYPE FURNACE. 23.01.1998.SWIRLING-TYPE FURNACE. 01/23/1998.
3. Патент РФ №2398998 МПК C10J 3/68, C10J 3/74, C10J 3/82. Способ получения генераторного газа и устройство для его осуществления. 30.09.2005 г.3. RF patent No. 2398998 IPC C10J 3/68, C10J 3/74, C10J 3/82. A method of producing a generator gas and a device for its implementation. September 30, 2005
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012100956/03A RU2493487C1 (en) | 2012-01-16 | 2012-01-16 | Device for gasification of loose fine-dispersed carbon-containing raw materials and granulated biosludges |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012100956/03A RU2493487C1 (en) | 2012-01-16 | 2012-01-16 | Device for gasification of loose fine-dispersed carbon-containing raw materials and granulated biosludges |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012100956A RU2012100956A (en) | 2013-07-27 |
| RU2493487C1 true RU2493487C1 (en) | 2013-09-20 |
Family
ID=49155268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012100956/03A RU2493487C1 (en) | 2012-01-16 | 2012-01-16 | Device for gasification of loose fine-dispersed carbon-containing raw materials and granulated biosludges |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2493487C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2600639C1 (en) * | 2015-08-27 | 2016-10-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" | Procedure for gasification of inactive solid fuels |
| RU2797095C1 (en) * | 2022-12-23 | 2023-05-31 | Общество с ограниченной ответственностью "Малое Инновационное предприятие Губкинского Университета "ГУБКИН-ИННОВАЦИИ" | Carbon waste recycling device using induction heating |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111892936A (en) * | 2020-08-01 | 2020-11-06 | 鑫源昊（浙江）环保能源科技有限公司 | Magnetization low-temperature cracking device with water and gas separation device |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4224019A (en) * | 1978-02-27 | 1980-09-23 | Westinghouse Electric Corp. | Power burner for compact furnace |
| SU1668810A1 (en) * | 1989-08-07 | 1991-08-07 | А. Д. Козлов | Heater |
| US5769008A (en) * | 1994-12-29 | 1998-06-23 | Maloe Gosudarstvennoe Vnedrencheskoe Predpriyatie "Politekhenergo" | Low-emission swirling-type furnace |
| RU2398998C1 (en) * | 2009-06-09 | 2010-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Эко-Прогтех" | Installation for utilisation of organic wastes and oil slime |
-
2012
- 2012-01-16 RU RU2012100956/03A patent/RU2493487C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4224019A (en) * | 1978-02-27 | 1980-09-23 | Westinghouse Electric Corp. | Power burner for compact furnace |
| SU1668810A1 (en) * | 1989-08-07 | 1991-08-07 | А. Д. Козлов | Heater |
| US5769008A (en) * | 1994-12-29 | 1998-06-23 | Maloe Gosudarstvennoe Vnedrencheskoe Predpriyatie "Politekhenergo" | Low-emission swirling-type furnace |
| RU2398998C1 (en) * | 2009-06-09 | 2010-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Эко-Прогтех" | Installation for utilisation of organic wastes and oil slime |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2600639C1 (en) * | 2015-08-27 | 2016-10-27 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" | Procedure for gasification of inactive solid fuels |
| RU2797095C1 (en) * | 2022-12-23 | 2023-05-31 | Общество с ограниченной ответственностью "Малое Инновационное предприятие Губкинского Университета "ГУБКИН-ИННОВАЦИИ" | Carbon waste recycling device using induction heating |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012100956A (en) | 2013-07-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2014093560A1 (en) | High temperature countercurrent vortex reactor system, method and apparatus | |
| EP0952393A1 (en) | Method and apparatus for operating melting furnace in waste treatment facilities | |
| RU2493487C1 (en) | Device for gasification of loose fine-dispersed carbon-containing raw materials and granulated biosludges | |
| RU2683052C1 (en) | Vortex kindling pulverized coal burner | |
| RU2336465C2 (en) | Method of plasma-coal kindling of boiler | |
| Kobayashi et al. | Experimental investigation on the effect of electron injection into air for thermal decomposition of solid waste | |
| US11393660B2 (en) | Gasification device and plasma shutter with a microwave plazma slowing system of the gasification device | |
| RU2511098C1 (en) | Carbon-containing solid waste incinerator | |
| RU2059926C1 (en) | Method of and plasma pulverized-coal burner for low-grade coal combustion | |
| JP3850088B2 (en) | Burner for powder combustion of industrial waste incinerator | |
| RU2631959C1 (en) | Method of coal combustion, subjected to mechanical and plasma treatment | |
| RU2658450C1 (en) | Method of flaring of low-grade coals in boiler installations | |
| JP4393977B2 (en) | Burner structure for burning flame retardant carbon powder and its combustion method | |
| JP3959620B2 (en) | Combustion method and apparatus for combustible waste in a rotary kiln. | |
| RU2731139C1 (en) | Flare combustion method of fuel-air coal mixture and device for implementation of method | |
| CN1105874C (en) | Method of firing and stabilising combustion of low-grade coals and device for applying the method | |
| Kuznetsov et al. | Study of the dependences of coal-wood composition, identification of combustion features of the obtained composite materials | |
| RU2731087C1 (en) | Method for flare combustion of fuel-air mixture and device for implementation of method | |
| JP4007306B2 (en) | Powder combustion apparatus and powder combustion method | |
| RU2047048C1 (en) | Device for firing pulverized fuel | |
| JP2004169931A (en) | Waste treatment apparatus | |
| KR101187384B1 (en) | Burner for complete combustion by generating whirlpool | |
| Buyantuev et al. | al. Thermal Processing of Coal in the Plasma Pulverized-Coal Burner | |
| RU2644371C1 (en) | Method of finished destruction of pyrolysis products of solid household waste | |
| Jankoski et al. | Plasma Sup-ported Solid Fuel Combustion. Numerical Simulation and Full-Scale Trials |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140117 |