RU2602107C2

RU2602107C2 - Plant for gasification of rice husks

Info

Publication number: RU2602107C2
Application number: RU2014147677/05A
Authority: RU
Inventors: Владимир Григорьевич Лобанов; Светлана Александровна Калманович; Аслан Юсуфович Шаззо; Вероника Айратовна Зиятдинова
Priority date: 2014-11-27
Filing date: 2014-11-27
Publication date: 2016-11-10
Also published as: RU2014147677A

Abstract

FIELD: gas industry.

SUBSTANCE: invention relates to the production of synthetic gas. In silo 4, rice husks undergo preliminary drying through active ventilation of warm air supplied by radiator 2 and discharge fan 3. Next the rice husks are fed to bucket conveyer 6 via conveyer 5 and then into operating tank 7. Prepared raw material is fed into gasification reactor 1. During the process of gasification, the gas-air mixture which forms is discharged via branch pipe 12 into a cyclone discharger. Ash is removed via branch pipe 13.

EFFECT: invention allows the reduction of the hydrogen and oxygen concentration in the gas-air mixture during the process of rice husks gasification, optimising the composition of the gas-air mixture.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится устройствам для газификации рисовой лузги с целью получения газа, пригодного для использования в газопоршневых генераторах.The invention relates to a device for the gasification of rice husks with the aim of obtaining gas suitable for use in gas piston generators.

Синтез-газ является газовоздушной смесью, которая содержит комплекс горючих газов.Synthesis gas is an air-gas mixture that contains a complex of flammable gases.

Патент №2519441 (опубл. 23.03.2011) раскрывает устройство для газификации биомассы с низким содержанием смолы. Установка включает узел предварительной обработки материала биомассы, узел пиролиза, узел конденсации и узел газификации, где узел пиролиза включает слой пиролиза и слой сжигания; конденсатосборник узла конденсации соединен с компрессором неконденсируемого пиролизного газа посредством трубопровода; выходное отверстие компрессора неконденсируемого пиролизного газа соединено со слоем пиролиза и слоем сжигания; и неконденсируемый пиролизный газ используется в качестве топлива слоя сжигания. Газификатор, используемый в этом устройстве, представляет собой конструкцию с неподвижным слоем органического материала, так как реакция восстановления поглощает тепло, а разница температур между верхней и нижней частями слоя является огромной (температура в верхней части около 1000°C, а в нижней части около 500°C), то это является характерным недостатком газификаторов с неподвижным слоем.Patent No. 2519441 (publ. 23.03.2011) discloses a device for gasification of biomass with a low resin content. The installation includes a pre-processing unit for biomass material, a pyrolysis unit, a condensation unit and a gasification unit, where the pyrolysis unit includes a pyrolysis layer and a combustion layer; the condensate collector of the condensation unit is connected to a non-condensable pyrolysis gas compressor through a pipeline; the outlet of the non-condensable pyrolysis gas compressor is connected to the pyrolysis layer and the combustion layer; and non-condensable pyrolysis gas is used as fuel in the combustion layer. The gasifier used in this device is a structure with a fixed layer of organic material, since the reduction reaction absorbs heat, and the temperature difference between the upper and lower parts of the layer is huge (the temperature in the upper part is about 1000 ° C, and in the lower part about 500 ° C), this is a characteristic disadvantage of fixed bed gasifiers.

Известно устройство для получения синтез-газа из биомассы с низким содержанием смол, содержащее, по меньшей мере, один первый реактор кипящего слоя и, по меньшей мере, один следующий реактор кипящего слоя, который содержит сопловое днище, причем реакторы кипящего слоя выполнены таким образом, что (а) в первом реакторе кипящего слоя образуется, по меньшей мере, один газ, который подается в следующий реактор в качестве газа для образования в нем кипящего слоя, и (b) в первом реакторе кипящего слоя образуется пиролизный кокс, который в виде мелких частиц выводится вместе с газом и подается в следующий реактор кипящего слоя через сопловое днище, при этом устройство содержит средство для нагрева газа перед подачей в следующий реактор кипящего слоя, перед первым реактором кипящего слоя расположено сушильное устройство для сушки биомассы (любые вещества биологического происхождения), содержащее контур для циркуляции выпара с теплообменником, а перед сушильным устройством расположено устройство подогрева биомассы, которое содержит контур для циркуляции газа с теплообменником (пат. №2516533, опубл. 20.05.2014 г.).A device is known for producing synthesis gas from low resin biomass, comprising at least one first fluidized bed reactor and at least one subsequent fluidized bed reactor, which comprises a nozzle bottom, the fluidized bed reactors being thus configured that (a) at least one gas is formed in the first fluidized bed reactor, which is supplied to the next reactor as gas to form a fluidized bed in it, and (b) pyrolysis coke is formed in the first fluidized bed reactor, which is in the form of chalk particles are removed together with the gas and fed to the next fluidized bed reactor through the nozzle bottom, the device containing means for heating the gas before being fed to the next fluidized bed reactor, a drying device for drying biomass (any substances of biological origin) is located in front of the first fluidized bed reactor, containing a circuit for circulating the vapor with a heat exchanger, and in front of the drying device there is a biomass heating device that contains a circuit for circulating gas with a heat exchanger (US Pat. . No. 2516533, publ. May 20, 2014).

Недостатком данного устройства является использование влажной биомассы с содержанием воды свыше 40%, что может привести к снижению температуры процесса газификации, так как водяной пар, в количестве свыше необходимого для образования кипящего слоя, оказывается балластом, снижающим тепловой баланс. Просушивание биомассы производят при температуре не выше 280°C, так как в противном случае начинается экзотермическое разложение биомассы, а прогрев биомассы осуществляют до температуры 80-150°C. Данный способ трудоемок и направлен на использование сырья различной влажности, что приводит к нестабильности процесса газификации и повышает взрывоопасность установки. Весь процесс является сложным и отличается высоким энергопотреблением.The disadvantage of this device is the use of wet biomass with a water content of over 40%, which can lead to a decrease in the temperature of the gasification process, since water vapor, in excess of the amount required for the formation of a fluidized bed, turns out to be a ballast that reduces the heat balance. Drying of the biomass is carried out at a temperature not exceeding 280 ° C, because otherwise the exothermic decomposition of the biomass begins, and the biomass is heated to a temperature of 80-150 ° C. This method is time-consuming and is aimed at using raw materials of various humidity, which leads to instability of the gasification process and increases the explosion hazard of the installation. The whole process is complex and highly energy efficient.

Вышеупомянутые устройства газификации биомассы не могут устранить такие недостатки, как нестабильность температурных параметров газификации, ее низкая эффективность, большие капиталовложения, что не позволяет производить синтез-газ с высокой эффективностью и низкой стоимостью.The aforementioned biomass gasification devices cannot eliminate such disadvantages as the instability of the temperature parameters of gasification, its low efficiency, large investment, which does not allow the production of synthesis gas with high efficiency and low cost.

Задачей изобретения является разработка установки для газификации рисовой лузги, позволяющей стабилизировать процесс газификации рисовой лузги, а также обеспечивающей безопасность работы и получение газовоздушной смеси кондиционного состава, пригодной для использования в газопоршневых генераторах.The objective of the invention is to develop an installation for gasification of rice husk, which allows to stabilize the gasification process of rice husk, as well as ensuring safe operation and obtaining a gas-air mixture of a conditioned composition suitable for use in gas piston generators.

Техническим результатом изобретения является снижение концентрации водорода и кислорода в газовоздушной смеси в процессе газификации рисовой лузги, оптимизация компонентного состава газовоздушной смеси.The technical result of the invention is to reduce the concentration of hydrogen and oxygen in the gas mixture during the gasification of rice husks, optimization of the composition of the gas mixture.

Технический результат достигается тем, что установка для газификации рисовой лузги содержит реактор для газификации, сообщенный с узлом подготовки сырья, узлом подачи воздуха и узлом очистки газовоздушной смеси, при этом узел подготовки сырья включает последовательно установленные и сообщенные между собой вентилятор и калорифер, который соединен с силосом с активной вентиляцией, который также сообщен с транспортером для подачи сырья в норию, соединенную с оперативной емкостью, а также подающий шнек, сообщенный с патрубком для подачи сырья реактора для газификации, узел очистки выполнен в виде патрубка для удаления золы, расположенного в днище реактора для газификации и циклона-разгрузителя, который сообщен с патрубком для отвода газовоздушной смеси реактора для газификации, узел подачи воздуха установлен в нижней части реактора для газификации и содержит вентилятор, сообщенный с патрубком подачи воздуха. При этом силос, в зависимости от объемов перерабатываемого сырья, может быть выполнен с конусным дном, с углом наклона 60 градусов или с плоским дном, а его разгрузочное устройство имеет встроенный обратный конус.The technical result is achieved by the fact that the installation for gasification of rice husk contains a gasification reactor in communication with the raw material preparation unit, the air supply unit and the gas-air mixture cleaning unit, while the raw material preparation unit includes a fan and a heater connected in series and connected to one another, which is connected to silo with active ventilation, which is also in communication with the conveyor for feeding raw materials to the elevator connected to the operational capacity, as well as the feeding screw connected to the pipe for feeding with rye of the reactor for gasification, the cleaning unit is made in the form of a nozzle for removing ash located in the bottom of the reactor for gasification and a cyclone-unloader, which is in communication with the pipe for removing the gas-air mixture of the reactor for gasification, the air supply unit is installed in the lower part of the reactor for gasification fan in communication with the air supply pipe. In this case, the silo, depending on the volume of processed raw materials, can be made with a conical bottom, with an angle of inclination of 60 degrees or with a flat bottom, and its discharge device has a built-in reverse cone.

Так как рисовая лузга обладает гидрофобными свойствами, то большое количество влаги в лузге находится в свободном несвязанном виде. Поэтому при подаче в реактор для газификации рисовой лузги влажностью более 20% происходит снижение температуры процесса газификации, что приводит к нестабильной работе установки, повышению содержания влаги в газовоздушной смеси, вследствие чего происходит повышение содержания водорода и кислорода, что повышает взрывоопасность установки. Полученный при этом газ обладает некондиционным составом и непригоден для использования в газопоршневых генераторах. Повышение температуры газификации рисовой лузги выше 700°C нецелесообразно, т.к. это приведет к плавлению диоксида кремния и, как следствие, к остановке работы установки.Since rice husk has hydrophobic properties, a large amount of moisture in the husk is in a free, unbound form. Therefore, when a husk with a moisture content of more than 20% is supplied to the reactor for gasification of rice husks, the temperature of the gasification process decreases, which leads to unstable operation of the installation, an increase in the moisture content in the gas-air mixture, resulting in an increase in the content of hydrogen and oxygen, which increases the explosion hazard of the installation. The gas obtained in this case has a substandard composition and is unsuitable for use in gas piston generators. Raising the temperature of gasification of rice husks above 700 ° C is impractical, because this will lead to melting of silicon dioxide and, as a result, to shutdown of the installation.

Воронкообразное истечение сырья из силоса способствует слеживанию, неравномерному просушиванию сырья возле стенок силоса, поэтому установка силоса с плоским или с конусным дном с активным вентилированием, разгрузочное устройство которого имеет встроенный обратный конус, позволит обеспечить столбовое истечение лузги и равномерное просушивание сырья с целью удаления свободно связанной влаги. Просушивание сырья до 20% влажности, перед газификацией, позволит оптимизировать компонентный состав газо-воздушной смеси и снизить содержание в ней водорода и кислорода, что позволит стабилизировать температуру процесса газификации, повысив тем самым безопасность работы установки, а также получить газо-воздушную смесь кондиционного состава, пригодную после дополнительной обработки для использования в газопоршневых генераторах. Просушивание осуществляют воздухом нагнетаемым вентилятором на калорифер.The funnel-shaped outflow of raw materials from the silo contributes to caking, uneven drying of the raw materials near the walls of the silo, therefore the installation of a silo with a flat or conical bottom with active ventilation, the unloading device of which has a built-in inverse cone, will ensure column outflow of husks and uniform drying of the raw materials in order to remove loosely bound moisture. Drying the raw material to 20% humidity, before gasification, will optimize the component composition of the gas-air mixture and reduce the content of hydrogen and oxygen in it, which will stabilize the temperature of the gasification process, thereby increasing the safety of the installation, as well as obtain a gas-air mixture of a conditioned composition suitable after additional processing for use in gas piston generators. Drying is carried out with air by a forced fan on a heater.

На фиг. 1 представлена установка для газификации рисовой лузги, которая содержит реактор для газификации 1, сообщенный с узлом подготовки сырья и узлом очистки газовоздушной смеси, при этом узел подготовки сырья включает последовательно установленные и сообщенные между собой вентилятор 3 и калорифер 2, который соединен с силосом 4 с активной вентиляцией, который также сообщен с транспортером 5 для подачи сырья в норию 6, соединенную с оперативной емкостью 7, а также подающий шнек 8, сообщенный с патрубком 9 для подачи сырья в реактор газификатора 1, также в нижней части реактора для газификации 1 установлен узел подачи воздуха, выполненный в виде вентилятора 10, узел очистки выполненный в виде циклона-разгрузителя 11, сообщенным с патрубком 12 для отвода газовоздушной смеси реактора для газификации и патрубка 13 для удаления золы, расположенного в днище реактора для газификации 1. При этом силос, в зависимости от объемов перерабатываемого сырья, может быть выполнен с конусным дном, с углом наклона 60 градусов или с плоским дном, а его разгрузочное устройство имеет встроенный обратный конус, позволяющий обеспечить в процессе загрузки и выхода рисовой лузги ее равномерное просушивание в подвижном слое.In FIG. 1 shows a plant for gasification of rice husk, which contains a gasification reactor 1, in communication with the raw material preparation unit and the gas-air mixture cleaning unit, while the raw material preparation unit includes a fan 3 and an air heater 2 connected in series with each other and connected to the silo 4 sec active ventilation, which is also in communication with the conveyor 5 for supplying raw materials to the elevator 6, connected to the operational capacity 7, as well as the feeding screw 8, in communication with the pipe 9 for supplying raw materials to the reactor of the gasifier 1, in the lower part of the gasification reactor 1, an air supply unit made in the form of a fan 10 is installed, a cleaning unit made in the form of an unloading cyclone 11 connected with a pipe 12 for removing the gas-air mixture of the gasification reactor and a pipe 13 for removing ash located in the bottom gasification reactor 1. In this case, the silo, depending on the volumes of processed raw materials, can be made with a conical bottom, with an angle of inclination of 60 degrees or with a flat bottom, and its discharge device has a built-in return cone, according to allowing to ensure in the process of loading and exiting rice husks its uniform drying in the moving layer.

Установка для газификации рисовой лузги работает следующим образом. В силосе 4 рисовую лузгу подвергают подсушиванию до влажности 20%, путем активного вентилирования посредством подачи теплого воздуха из калорифера 2, нагнетаемого вентилятором 3. После чего рисовая лузга по транспортеру 5 поступает на норию 6, посредством которой попадает в оперативную емкость 7, откуда подающий шнек 8, сообщенный с патрубком 9 для подачи сырья реактора для газификации транспортирует подготовленное сырье в реактор для газификации 1, где происходит газификация рисовой лузги при температуре 650-700°С. В связи с тем, что рисовая лузга поступила подсушенной до влажности 20%, не происходит резкого образования конденсата в газовоздушной смеси, так как свободно связанная влага уже удалена, т.е процесс газификации стабилизирован. В процессе газификации образовавшаяся газовоздушная смесь кондиционного состава через патрубок 12 для отвода газовоздушной смеси реактора для газификации 1 поступает на очистку в циклон-разгрузитель 11. Золу, образовавшуюся в процессе газификации, удаляют через патрубок 13 для удаления золы, который расположен в днище реактора для газификации 1.Installation for gasification of rice husk works as follows. In silo 4, the rice husk is dried to a moisture content of 20% by actively ventilating by supplying warm air from the air heater 2, pumped by the fan 3. After that, the rice husk is conveyed to the elevator 6 through the conveyor 5, through which it enters the operational capacity 7, from where the feeding screw 8, in communication with the pipe 9 for supplying raw materials for the gasification reactor, transports the prepared raw materials to the gasification reactor 1, where the gasification of rice husk occurs at a temperature of 650-700 ° C. Due to the fact that the rice husk arrived dried to a moisture content of 20%, there is no sharp formation of condensate in the gas-air mixture, since freely bound moisture has already been removed, i.e. the gasification process has been stabilized. In the gasification process, the resulting air-gas mixture of the conditioned composition through the nozzle 12 for discharging the gas-air mixture of the gasification reactor 1 is sent for cleaning to the cyclone-unloader 11. The ash formed in the gasification process is removed through the nozzle 13 to remove ash, which is located in the bottom of the gasification reactor one.

Таким образом, совокупность указанных признаков позволит достичь желаемого технического результата.Thus, the totality of these features will achieve the desired technical result.

Claims

Installation for gasification of rice husk containing a gasification reactor in communication with the raw material preparation unit, the air supply unit and the gas-air mixture cleaning unit, wherein the raw material preparation unit includes a fan and a heater connected in series with each other and connected to an active ventilation silo, which is also in communication with a conveyor for supplying raw materials to a noria connected to the operational capacity, as well as a feeding screw connected to a pipe for supplying raw materials to the reactor for gasification, a cleaning unit the ki is made in the form of a nozzle for removing ash located in the bottom of the gasification reactor and a unloader cyclone, which is in communication with a pipe for removing the gas-air mixture of the gasification reactor, an air supply unit is installed in the lower part of the gasification reactor and contains a fan in communication with the supply pipe air, while the silo, depending on the volume of processed raw materials, can be made with a conical bottom with an angle of inclination of 60 degrees or with a flat bottom, and its discharge device has a built-in reverse ōnusa.