RU2631081C1 - Gas generator of reverse gasification process - Google Patents
Gas generator of reverse gasification process Download PDFInfo
- Publication number
- RU2631081C1 RU2631081C1 RU2016147098A RU2016147098A RU2631081C1 RU 2631081 C1 RU2631081 C1 RU 2631081C1 RU 2016147098 A RU2016147098 A RU 2016147098A RU 2016147098 A RU2016147098 A RU 2016147098A RU 2631081 C1 RU2631081 C1 RU 2631081C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- reactor
- fuel
- ash
- zone
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/02—Fixed-bed gasification of lump fuel
- C10J3/20—Apparatus; Plants
Abstract
Description
Изобретение относится к области горения и газификации твердых топлив и предназначено для получения генераторного газа, в том числе силового или синтетического газа, в области производства электрической и тепловой энергии или полигенерации, т.е. одновременной выработки продукции с высокой добавочной стоимостью, таких как, синтетическое жидкое топливо (СЖТ), метанол и пр., и электрической и тепловой энергии из подготовленного низкосортного твердого топлива. В качестве топлива могут быть использованы брикеты, полученные из отходов углеобогащения, высоковлажных и высокозольных низкосортных углей, местных низкосортных топлив, таких как, торф, биомасса и различного рода отходы, включая твердые бытовые.The invention relates to the field of combustion and gasification of solid fuels and is intended to produce generator gas, including power or synthetic gas, in the field of electric and thermal energy production or polygeneration, i.e. the simultaneous production of products with high added value, such as synthetic liquid fuel (SLC), methanol, etc., and electric and thermal energy from prepared low-grade solid fuel. Briquettes obtained from coal preparation waste, high-moisture and high-ash low-grade coals, local low-grade fuels such as peat, biomass and various kinds of waste, including municipal solid waste, can be used as fuel.
Газификация прямого процесса в плотном слое является исторически наиболее ранним и, к настоящему времени, наиболее отработанным практически на всех видах твердого топлива, включая биомассу, и надежным методом. Однако существует серьезная проблема использования газогенераторов этого типа - это наличие в составе газа большого количества продуктов пиролиза органического топлива в виде различного рода смол, фенолов, аммиака и других загрязняющих веществ, препятствующих прямому использованию газа. Очистка газа от этих вредных примесей требует значительных затрат и является серьезной экологической проблемой.Gasification of a direct process in a dense layer is historically the earliest and, to date, the most developed for almost all types of solid fuel, including biomass, and a reliable method. However, there is a serious problem of using gas generators of this type - this is the presence in the gas of a large number of products of pyrolysis of fossil fuels in the form of various kinds of resins, phenols, ammonia and other pollutants that impede direct use of gas. Cleaning gas from these harmful impurities is expensive and is a serious environmental problem.
Используемые в настоящее время в мире газогенераторы обращенного процесса (ГОП) в плотном слое, производящие газ с минимальным количеством вредных смол, являются относительно маломощными и не превышают 1,5 МВт по генераторному газу. Увеличению единичной мощности ГОП препятствует невозможность получения равномерного горизонтального фронта горения без дополнительных технических мер, таких, как выравнивающие сетки, пережимы, вращающийся наклонный реактор, вращающаяся штанга и колосниковая решетка в установках Lurgi и атмосферных газогенераторах, которые все равно не гарантируют требуемый результат. Нарушение равномерности горения по слоям приводит к тому, что часть процессов развивается параллельно. В итоге из аппарата выносятся кроме конечных продуктов, в случае газификации - СО и Н2, еще и промежуточные продукты экзотермических реакций, необходимых для поддержания автотермичности процесса, таких как продукты пиролиза топлива и сажи.The currently used in the world gas generators of the reverse process (GOP) in a dense layer, producing gas with a minimum amount of harmful resins, are relatively low-power and do not exceed 1.5 MW of generator gas. An increase in the unitary GOP power is hindered by the impossibility of obtaining a uniform horizontal combustion front without additional technical measures, such as leveling grids, pinch clamps, a rotating inclined reactor, a rotating rod and a grate in Lurgi plants and atmospheric gas generators, which still do not guarantee the required result. Violation of the uniformity of combustion across the layers leads to the fact that part of the processes develops in parallel. As a result, in addition to the final products, in the case of gasification, СО and Н 2 , also intermediate products of exothermic reactions necessary to maintain the process autothermality, such as products of fuel pyrolysis and soot, are removed from the apparatus.
При анализе существующего уровня техники можно отметить, что большинство современных конструкций отечественных и зарубежных ГОП реализуют классическую схему «Имберт» (первого поколения), ранее широко использовавшуюся в транспортных газогенераторах, характеризующихся однозонным подводом воздуха и «низким слоем» (Рамбуш Н.Е. Газогенераторы. ГОНТИ. 1939. С. - 413). Результатом является газ с теплотой сгорания Qi r~4,6-6,2 МДж/нм3 и содержанием смол до 1000 мг/м3 и сажи до 300 мг/м3, что почти на порядок превышает допустимые даже для ДВС и ГТУ пределы загрязненности.When analyzing the existing level of technology, it can be noted that most of the modern designs of domestic and foreign GOPs implement the classical Imbert (first generation) scheme, previously widely used in transport gas generators characterized by a single-zone air supply and a “low layer” (Rambush N.E. Gas generators GONTI. 1939.S. - 413). The result is a gas with a calorific value of Q i r ~ 4.6-6.2 MJ / nm 3 and a tar content of up to 1000 mg / m 3 and soot up to 300 mg / m 3 , which is almost an order of magnitude higher than the permissible even for ICE and GTU limits of pollution.
Сегодня в мировой практике к качеству генераторного газа предъявляются более жесткие требования. Для обеспечения срока службы стационарных двигателей 50000-60000 часов концентрация смол в газе не должна превышать 10÷100 мг/м3, а твердых частиц - 10÷50 мг/м3. Что касается требований к чистоте газа для синтеза СЖТ, метанола и др. химической продукции, то по содержанию масел, частиц и сероводорода их количество должно приближаться к нулю.Today in world practice more stringent requirements are imposed on the quality of generator gas. To ensure the life of stationary engines 50,000-60000 hours, the concentration of resins in the gas should not exceed 10 ÷ 100 mg / m 3 and solid particles - 10 ÷ 50 mg / m 3 . As regards the requirements for gas purity for the synthesis of FGM, methanol, and other chemical products, their amount should be close to zero in the content of oils, particles, and hydrogen sulfide.
Для снижения смолосодержания создаются установки малой мощности по схеме с двумя подводами воздуха в плотный слой, за счет чего высокотемпературная кислородная зона горения летучих растягивается по высоте, а в зону пиролиза подается воздух для частичного сжигания пиролизных газов и прогрева слоя мелких топливных частиц, практически непроницаемого для токов свободной конвекции из зоны горения. При этом конечное содержание смолы в полученном сыром газе составляет 1-35 мг/нм3 (А review of the primary measures for tar elimination in biomass gasification processes. L. Devi, K.J. Ptasinski, F.J.J.G. Janssen // BiomassandBioenergy. 2003. №24. pp. 125-140).To reduce the tar content, low-power plants are created according to the scheme with two air supply to a dense layer, due to which the high-temperature oxygen zone of volatile combustion is stretched in height, and air is supplied to the pyrolysis zone for partial combustion of pyrolysis gases and heating of a layer of small fuel particles, which is practically impermeable to currents of free convection from the combustion zone. In this case, the final resin content in the obtained crude gas is 1-35 mg / nm 3 (A review of the primary measures for tar elimination in biomass gasification processes. L. Devi, KJ Ptasinski, FJJG Janssen // BiomassandBioenergy. 2003. No. 24. pp. 125-140).
Недостатками подобных конструкций являются невозможность обеспечения полного сжигания продуктов пиролиза и последующего восстановления продуктов сгорания в реакторе газогенератора для получения максимального количества СО. Кроме того, увеличение производительности более 100 кВт по топливу на мелком топливе невозможно в силу значительного гидравлического сопротивления слоя и его тепловой неравномерности, ведущей к ухудшению разложения парогазовых продуктов пиролиза в процессе газификации.The disadvantages of such designs are the inability to ensure complete combustion of the pyrolysis products and subsequent recovery of the combustion products in the reactor of the gas generator to obtain the maximum amount of CO. In addition, an increase in the productivity of more than 100 kW for fuel with small fuel is impossible due to the significant hydraulic resistance of the layer and its thermal unevenness, leading to a deterioration in the decomposition of combined-cycle pyrolysis products during gasification.
Ближайшим аналогом заявленного изобретения, выбранным в качестве прототипа, является предложенная в патенте на полезную модель экспериментальная лабораторная установка с тремя зонами горения для получения генераторного газа (RU №66007, F23C 3/00, 27.08.2007), исследованная в Уральском Федеральном Университете (УГТУ-УПИ).The closest analogue of the claimed invention, selected as a prototype, is the experimental laboratory setup with three combustion zones for generating generator gas (RU No. 66007,
Установка для получения силового газа содержит реактор, выполненный в виде кварцевой трубы, в верхней части реактора установлен топливный бункер, в нижней его части размещена колосниковая решетка, а в средней его части расположены воздухоподводящие трубы. Реактор снабжен каверной для сжигания продуктов пиролиза, расположенной между зонами пиролиза и газификации и образованной с помощью решетки, площадь которой составляет 35-45% площади поперечного сечения реактора. Топливо поступает в реактор из бункера под действием силы тяжести и образует плотный слой на колосниковой решетке.A power gas production installation comprises a reactor made in the form of a quartz pipe, a fuel hopper is installed in the upper part of the reactor, a grate is placed in its lower part, and air supply pipes are located in its middle part. The reactor is equipped with a cavity for burning pyrolysis products located between the pyrolysis and gasification zones and formed with the help of a grate, the area of which is 35-45% of the cross-sectional area of the reactor. Fuel enters the reactor from the hopper under the action of gravity and forms a dense layer on the grate.
Первичный воздух подают в первую зону - зону горения с примерным расходом в количестве 25-30% от общего расхода воздуха на установку для организации окислительной среды пиролиза, в которой осуществляют частичное окисление парогазовых продуктов пиролиза, снижающее концентрацию углеводородов как конденсирующихся, так и газообразных.Primary air is supplied to the first zone — a combustion zone with an approximate flow rate of 25-30% of the total air flow rate to a plant for organizing an oxidizing pyrolysis medium, in which partial oxidation of gas-vapor pyrolysis products is carried out, which reduces the concentration of hydrocarbons, both condensing and gaseous.
Вторичный воздух подают в каверну расположенную во второй - средней зоне установки с примерным расходом в количестве 25-30% для дожигания продуктов пиролиза до конечных продуктов полного сгорания. Теплоту этого процесса используют для прогрева слоя и интенсификации пиролиза. Каверна организована в слое газифицируемого топлива путем размещения специальной решетки, занимающей 35-45% сечения площади реактора. Высота каверны составляет 100-120 мм и обеспечивает необходимую гидравлическую неравномерность в слое, которая и определила преимущественное движение парогазовых продуктов из зоны пиролиза через решетку в полость каверны.Secondary air is supplied to the cavity located in the second - middle zone of the installation with an approximate flow rate of 25-30% for afterburning the pyrolysis products to the final products of complete combustion. The heat of this process is used to warm the layer and intensify pyrolysis. The cavern is organized in a layer of gasified fuel by placing a special lattice, occupying 35-45% of the cross section of the reactor area. The height of the cavity is 100-120 mm and provides the necessary hydraulic unevenness in the layer, which determined the predominant movement of vapor-gas products from the pyrolysis zone through the lattice into the cavity of the cavity.
Третичный воздух подают в третью - нижнюю зону лабораторной установки с примерным расходом в количестве 40-50% от общего расхода для повышения температуры в зоне газификации, увеличения доли СО в газе и снижения концентрации конденсирующихся углеводородов.Tertiary air is supplied to the third - lower zone of the laboratory facility with an approximate flow rate of 40-50% of the total flow rate to increase the temperature in the gasification zone, increase the proportion of CO in the gas and reduce the concentration of condensing hydrocarbons.
Установка для получения силового газа позволяет получить из слабометаморфизированного топлива газ с максимальным содержанием СО, превосходящим его количество в газе древесноугольных газогенераторов горизонтального процесса, минимальным - CO2, Н2 и CH4. Состав полученного газа: СО=34-37%, Н2=2,5%, СН4=0%, СО2=0%, N2 - по разности. Смолы обнаружены не были.The installation for producing power gas makes it possible to obtain gas from a slightly metamorphosed fuel with a maximum content of CO exceeding its amount in a gas of charcoal gas generators of a horizontal process, and a minimum of CO 2 , H 2 and CH 4 . The composition of the obtained gas: СО = 34-37%, Н 2 = 2.5%, СН 4 = 0%, СО 2 = 0%, N 2 - by difference. No resins were found.
Основным недостатком прототипа является невозможность его масштабирования для увеличения его единичной мощности. Связано это в основном с невозможностью организации в реакторе каверны или нескольких каверн для окисления пиролизного газа без нарушения равномерности потока топлива. В то время как современное производство малотоннажных установок по производству СЖТ, метанола и др. химических продуктов из твердого топлива, с генерацией максимального количества электрической и тепловой энергии для покрытия собственных нужд, требует газогенераторы с единичной мощностью по топливу более 30 МВт.The main disadvantage of the prototype is the impossibility of scaling it to increase its unit power. This is mainly due to the impossibility of organizing in the reactor a cavity or several caverns for the oxidation of pyrolysis gas without violating the uniformity of the fuel flow. While the modern production of small-tonnage plants for the production of liquid fuel, methanol and other chemical products from solid fuels, with the generation of the maximum amount of electric and thermal energy to cover their own needs, requires gas generators with a unit fuel capacity of more than 30 MW.
Следует добавить, что в любом промышленном газогенераторе, даже малой мощности, любое конструктивное вмешательство в поток топлива в реакторе, связанное с организацией в нем каверны, значительно снижает надежность работы газогенератора в целом. По сути дела каверна будет представлять препятствие на пути потока столба топлива, идущего вниз под силой тяжести.It should be added that in any industrial gas generator, even of low power, any constructive intervention in the fuel flow in the reactor associated with the organization of a cavity in it significantly reduces the reliability of the gas generator as a whole. In fact, the cavity will represent an obstacle to the flow of a column of fuel going down under gravity.
Кроме того, существенным недостатком прототипа является невозможность его работы при повышении давления выше атмосферного, что также не позволяет повышать его мощность и резко ограничивает его применение.In addition, a significant disadvantage of the prototype is the impossibility of its operation when the pressure rises above atmospheric pressure, which also does not allow to increase its power and sharply limits its use.
Задачей заявленного изобретения является создание газогенератора, использующего широкий спектр низкосортных твердых топлив с заданной единичной мощностью и заданными характеристиками генераторного газа, в том числе силового или синтетического, для установок когенерации (выработки электрической и тепловой энергии) или полигенерации (совместной выработки конкретного углеводородного или химического продукта с энергетическими продуктами).The objective of the claimed invention is the creation of a gas generator using a wide range of low-grade solid fuels with a given unit power and predetermined characteristics of the generator gas, including power or synthetic, for cogeneration (generation of electrical and thermal energy) or polygeneration (joint production of a specific hydrocarbon or chemical product with energy products).
Технический результат изобретения заключается в увеличении мощности газогенератора, повышении его КПД и получении газа без смол, сажи и углеводородов.The technical result of the invention is to increase the power of the gas generator, increasing its efficiency and obtaining gas without resins, soot and hydrocarbons.
Указанный технический результат достигается тем, что в газогенераторе обращенного процесса газификации с тремя зонами горения, включающем реактор, топливный бункер, систему раздельной подачи воздуха по трем зонам горения, фурмы сбора и отвода генераторного газа и колосниковую решетку, причем он дополнительно содержит топливную шлюзовую камеру, два или более топливопроводов, промежуточную и шлюзовую зольные камеры, систему охлаждения реактора, а также клапаны с системой управления, причем реактор выполнен в виде цилиндрического сосуда, работающего под давлением, топливная шлюзовая камера, работающая под переменным давлением, соединена с двумя или более топливопроводами, работающими под давлением, в верхней вертикальной части топливопроводов расположены патрубки подвода воздуха для пиролиза топлива (первая зона горения). В средней части топливопроводов расположены фурмы сбора парогазовых продуктов пиролиза с газопроводами отвода парогазовых продуктов пиролиза из топливопроводов в верхнюю часть реактора, в этом же сечении реактора размещены сопла подвода воздуха для сжигания парогазовых продуктов пиролиза топлива (вторая зона горения). Нижние концы топливопроводов соединены с реактором, а выше сечения соединения реактора с концами топливопроводов размещены сопла подвода воздуха, расположенные тангенциально по отношению к реактору (третья зона горения). В нижней части реактора расположены фурмы сбора и отвода генераторного газа в сборный газопровод, в торце реактора установлена колосниковая решетка, выполненная в виде плоского дна со спиральным оребрением и устройством сброса золы в промежуточную зольную камеру, работающую под давлением, которая в свою очередь соединена с зольной шлюзовой камерой, работающей под переменным давлением. Система управления приводом колосниковой решеткой и клапанами топливной и зольной шлюзовых камер гидравлическая от единой маслостанции. Система охлаждения реактора выполнена в виде водоохлаждемого кожуха, работающая с давлением воды, равным давлению парогазовой среды в реакторе.The specified technical result is achieved by the fact that in the gas generator of the reversed gasification process with three combustion zones, including a reactor, a fuel hopper, a separate air supply system for three combustion zones, generator gas collection and removal tuyeres and a grate, and it further comprises a fuel lock chamber, two or more fuel lines, an intermediate and airlock ash chambers, a reactor cooling system, as well as valves with a control system, the reactor being made in the form of a cylindrical vessel working under pressure, the fuel lock chamber operating under variable pressure is connected to two or more fuel pipelines operating under pressure, in the upper vertical part of the fuel pipes there are air supply pipes for fuel pyrolysis (first combustion zone). In the middle part of the fuel pipelines there are tuyeres for collecting gas-vapor pyrolysis products with gas pipelines for discharging gas-vapor pyrolysis products from fuel pipelines to the upper part of the reactor; air supply nozzles for burning gas-vapor pyrolysis products (the second combustion zone) are placed in the same section of the reactor. The lower ends of the fuel lines are connected to the reactor, and above the cross-section of the connection of the reactor with the ends of the fuel lines are air supply nozzles located tangentially with respect to the reactor (third combustion zone). In the lower part of the reactor there are tuyeres for collecting and discharging generator gas into a combined gas pipeline, a grate is installed at the end of the reactor, made in the form of a flat bottom with spiral fins and a device for discharging ash into an intermediate ash chamber operating under pressure, which in turn is connected to the ash pressure chamber lock chamber. The control system for the drive of the grate and valves of the fuel and ash lock chambers is hydraulic from a single oil station. The reactor cooling system is made in the form of a water-cooled casing operating with a water pressure equal to the pressure of the vapor-gas medium in the reactor.
Газогенератор обращенного процесса с тремя зонами горения, работающий под давлением, характеризуется следующими особенностями:The gas generator of the reversed process with three combustion zones, operating under pressure, is characterized by the following features:
- В газогенераторе осуществлена декомпозиция процесса газификации, которая подразумевает разложение летучих и восстановление продуктов полного сгорания в отдельных структурных элементах установки. Поскольку процесс протекает в автотермическом режиме, необходимую температуру в каждом элементе поддерживают путем горения. Для этого в каждую зону горения осуществляют регулируемую подачу воздуха с определенным расходом. Декомпозиция процесса газификации позволяет получить практически бессмольный газ, а выбор рабочих режимов каждой зоны горения позволяет получить газ с заданным соотношением СО/Н2.- In the gas generator, the gasification process was decomposed, which involves the decomposition of volatiles and the restoration of the products of complete combustion in the individual structural elements of the installation. Since the process proceeds in an autothermal mode, the required temperature in each element is maintained by combustion. For this, an adjustable air supply with a certain flow rate is carried out in each combustion zone. Decomposition of the gasification process makes it possible to obtain practically pitch-free gas, and the choice of the operating modes of each combustion zone allows one to obtain gas with a given CO / H 2 ratio.
- Топливная система газогенератора в представленном варианте исполнения выполнена в виде двух или более топливопроводов, в верхних вертикальных частях которых располагается первая зона - зона пиролиза. Отвод парогазовых продуктов пиролиза в верхнюю часть реактора осуществляют через фурмы, установленные в средней части топливопроводов.- The gas generator fuel system in the presented embodiment is made in the form of two or more fuel pipelines, in the upper vertical parts of which there is a first zone - a pyrolysis zone. The removal of combined-cycle pyrolysis products to the upper part of the reactor is carried out through lances installed in the middle part of the fuel pipelines.
- Реактор представляет собой цилиндрический сосуд, работающий под давлением, в верхней части которого расположена вторая зона - зона дожигания парогазовых продуктов пиролиза, отводимых из топливопроводов. Воздух, необходимый для их дожигания, тангенциально вводят в верхнюю часть реактора.- The reactor is a cylindrical vessel operating under pressure, in the upper part of which there is a second zone - the afterburning zone of gas-vapor pyrolysis products discharged from the fuel pipelines. The air necessary for their afterburning is introduced tangentially into the upper part of the reactor.
В средней части реактора осуществляют ввод полукокса в реактор в начальную часть третьей зоны - зоны газификации. В этом же сечении реактора расположены сопла тангенциальной подачи воздуха, необходимого для осуществления процесса газификации полукокса.In the middle part of the reactor, semi-coke is introduced into the reactor in the initial part of the third zone — the gasification zone. In the same section of the reactor are nozzles of the tangential air supply necessary for the implementation of the gasification process of semicoke.
Ниже расположена третья зона - зона газификации полукокса, поступающего из двух и более топливопроводов.Below is the third zone - the gasification zone of the semicoke, coming from two or more fuel pipelines.
В нижней части реактора расположен зольный канал, представляющий собой «зольную подушку», предохраняющую от пережога колосниковую решетку.In the lower part of the reactor there is an ash channel, which is a “ash cushion” that protects the grate from the burn-out.
- Газогенератор обращенного процесса газификации предназначен для работы под заданным давлением от атмосферного до 3,0 МПа. При этом рабочее давление газогенератора определяется как технологическим процессом потребителя газа (давление газа перед электрогенерирующим устройством или перед соответствующим реактором синтеза СЖТ или метанола), так и требуемой производительностью установки по газу.- The gas generator of the reversed gasification process is designed to operate at a given pressure from atmospheric to 3.0 MPa. At the same time, the working pressure of the gas generator is determined both by the technological process of the gas consumer (gas pressure in front of the power generating device or in front of the corresponding synthesis reactor of SZHT or methanol), and the required gas capacity of the installation.
- Конструкция газогенератора позволяет получить высокий (до 90%) термический КПД его работы при химическом КПД газификации до 85-87%.- The design of the gas generator allows to obtain high (up to 90%) thermal efficiency of its operation with a chemical efficiency of gasification up to 85-87%.
На Фиг. 1 представлена конструкция газогенератора обращенного процесса газификации с двумя топливопроводами. Количество топливопроводов зависит от заданной мощности газогенератора. Рассматриваемый на Фиг. 1 газогенератор включает в себя топливный бункер 1, топливную шлюзовую камеру 2, работающую под переменным давлением, топливопроводы 3, работающие под давлением. В верхней вертикальной части топливопроводов 3 расположены патрубки 4 для подачи дутьевого воздуха в первую зону горения (зону пиролиза - зону I) и фурмы сбора парогазовых продуктов пиролиза 5 с газопроводами их отвода в верхнюю часть реактора 6. Реактор 6 представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд, верхняя часть объема которого предназначена для дожигания парогазовых продуктов пиролиза (зона II), средняя - для газификации полукокса (зона III), нижняя - заполнена «зольной подушкой» предохраняющей от пережога колосниковую решетку 7. Сопла 8 и 9 предназначены для тангенциальной подачи воздуха в зону дожигания парогазовых продуктов пиролиза (зона II) и в зону газификации полукокса (зона III). Промежуточная зольная камера 10 работает под давлением, а зольный шлюз 11, работает под переменным давлением. Фурмы 12 сбора и отвода генераторного газа расположены в нижней части реактора на границе третьей зоны газификации полукокса и «зольной подушки». Гидравлическая система управления приводом колосниковой решетки 7 и клапанами 13 топливной 2 и зольной 11 шлюзовых камер работает от единой маслостанции. Реактор 6, включающий в себя зону дожигания парогазовых продуктов пиролиза, зону газификации полукокса и «зольную подушку» выполнен с водоохлаждаемым кожухом с выводом генерируемого пара в паросборник. Внутренняя поверхность зоны дожигания пиролизных газов (зоны II) футерована изнутри теплоизоляционным и износоустойчивым материалом. Вся наружная поверхность газогенератора, включая топливопроводы, реактор и зольную часть, теплоизолируется.In FIG. 1 shows the design of a gas generator of the reversed gasification process with two fuel pipelines. The number of fuel lines depends on the set power of the gas generator. Referring to FIG. 1, the gas generator includes a fuel hopper 1, a
В газогенераторе обращенного процесса газификации последовательно выделены три зоны развития процесса термохимической обработки брикетированного твердого топлива - пиролиза, дожигания парогазовых продуктов пиролиза и газификации полукокса.In the gas generator of the reversed gasification process, three zones of development of the process of thermochemical processing of briquetted solid fuel — pyrolysis, afterburning of gas-vapor pyrolysis products and semi-coke gasification — are successively identified.
Газогенератор обращенного процесса газификации, представленный на чертеже, работает следующим образом.The gas generator of the reversed gasification process, shown in the drawing, operates as follows.
- Брикетированное топливо подают из топливного бункера 1 через топливную шлюзовую камеру 2 в два топливопровода 3, в вертикальной части каждого из которых расположены первые зоны, зоны пиролиза и в которые по воздухопроводам через патрубки 4 подают регулируемый расход горячего воздуха. В первой зоне горения осуществляют пиролиз - сушку топлива, его карбонизацию с выделением летучих и горючих компонентов. Количество подаваемого воздуха контролируют температурой парогазовых продуктов пиролиза, которую поддерживают в пределах 500-550°C.- Briquetted fuel is fed from the fuel hopper 1 through the
- В средней вертикальной части топливопроводов 3, в конце первой зоны происходит разделение газообразных и твердофазных продуктов термообработки топлива; парогазовые продукты пиролиза отводят из первой зоны, через фурмы сбора и отвода 5 и подают газопроводами в верхнюю часть реактора 6, в зону их дожигания. Реактор 6 представляет собой водоохлаждаемый цилиндрический сосуд, во внутреннем объеме которого расположены две зоны, участвующие в процессе газификации (зоны II и III), и в его нижней части расположена «зольная подушка».- In the middle vertical part of the
В зоне II - зоне дожигания парогазовых продуктов пиролиза осуществляют выжигание смол, фенолов и других горючих веществ. Окисление продуктов пиролиза осуществляют за счет воздуха, подводимого тангенциально через сопла 8 в сечение ввода парогазовых продуктов пиролиза. Подачу горячего воздуха в эту зону контролируют и осуществляют в количестве, близком к стехиометрическому для их сжигания.In zone II - the afterburning zone of gas-vapor pyrolysis products, tar, phenols and other combustible substances are burned. The oxidation of the pyrolysis products is carried out due to the air introduced tangentially through the
Выделение парогазовых продуктов пиролиза происходит за счет разности аэродинамического сопротивления участков топливопроводов ниже фурм отбора газов и верхней части реактора.The separation of combined-cycle pyrolysis products occurs due to the difference in aerodynamic resistance of the fuel pipe sections below the tuyeres of gas extraction and the upper part of the reactor.
- В средней части реактора расположена зона газификации полукокса, куда подают три потока: полукокс из топливопроводов после зоны пиролиза (зоны I), раскаленные газы - продукты окисления парогазовых продуктов пиролиза из зоны дожигания (зоны II) и контролируемое воздушное (или паровоздушное) дутье, ввод которого осуществляют в сечение реактора непосредственно перед зоной газификации, тангенциально через сопла 9.- In the middle part of the reactor there is a semi-coke gasification zone, where three flows are fed: semi-coke from the fuel lines after the pyrolysis zone (zone I), hot gases - oxidation products of combined-gas pyrolysis products from the afterburning zone (zone II) and controlled air (or vapor-air) blasting, the input of which is carried out in the cross section of the reactor immediately in front of the gasification zone, tangentially through the
- Генераторный газ отбирают через фурмы 12, а золу сбрасывают в зольную шлюзовую камеру 11 через зольный канал 10, который работает под давлением и служит в качестве соединяющей промежуточной камеры между «зольной подушкой» и зольной шлюзовой камерой 11. Зольная шлюзовая камера 11 работает под циклически переменным давлением и служит в качестве приемника золы, выгружаемой из газогенератора, и периодически разгружается в механизмы транспортировки золы.- Generating gas is taken through
Система управления приводом колосниковой решетки 7 и клапанами 12 топливного 2 и зольного 11 шлюзов, гидравлическая, работающая от единой маслостанции.The control system for the drive of the
В отличие от приведенного выше прототипа данная конструкция газогенератора позволяет:In contrast to the above prototype, this design of the gas generator allows you to:
- использовать в качестве топлива широкий спектр низкосортных твердых топлив;- use as a fuel a wide range of low-grade solid fuels;
- достичь значительного увеличения единичной мощности газогенератора до уровня, превышающего мощности существующих газогенераторов плотного слоя;- to achieve a significant increase in the unit power of the gas generator to a level exceeding the capacity of existing dense gas generators;
- получить газ без смол, сажи и углеводородов с заданными характеристиками, в том числе с заданным соотношением СО/Н2.- to obtain gas without resins, soot and hydrocarbons with specified characteristics, including with a given ratio of CO / H 2 .
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016147098A RU2631081C1 (en) | 2016-11-30 | 2016-11-30 | Gas generator of reverse gasification process |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016147098A RU2631081C1 (en) | 2016-11-30 | 2016-11-30 | Gas generator of reverse gasification process |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2631081C1 true RU2631081C1 (en) | 2017-09-18 |
Family
ID=59893987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016147098A RU2631081C1 (en) | 2016-11-30 | 2016-11-30 | Gas generator of reverse gasification process |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2631081C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU220055U1 (en) * | 2023-03-01 | 2023-08-23 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Multi-stage combined blast gas generator |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU72228A1 (en) * | 1947-08-22 | 1947-11-30 | М.А. Нечаев | High pressure gas generator with suspended layer of fuel |
| RU2074884C1 (en) * | 1993-09-22 | 1997-03-10 | Кооператив "Энергетика и экология" | Gas generator for reverse gasification process |
| RU66007U1 (en) * | 2006-06-19 | 2007-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Малое инновационное предприятие "Генгаз" | POWER GAS INSTALLATION |
| RU92147U1 (en) * | 2009-11-17 | 2010-03-10 | Константин Николаевич Дурнов | GAS GENERATOR OF REFINED GASIFICATION PROCESS |
| RU2579285C1 (en) * | 2014-12-23 | 2016-04-10 | Леонид Анатольевич Ярыгин | Gasifier of the reversed gasification process |
-
2016
- 2016-11-30 RU RU2016147098A patent/RU2631081C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU72228A1 (en) * | 1947-08-22 | 1947-11-30 | М.А. Нечаев | High pressure gas generator with suspended layer of fuel |
| RU2074884C1 (en) * | 1993-09-22 | 1997-03-10 | Кооператив "Энергетика и экология" | Gas generator for reverse gasification process |
| RU66007U1 (en) * | 2006-06-19 | 2007-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Малое инновационное предприятие "Генгаз" | POWER GAS INSTALLATION |
| RU92147U1 (en) * | 2009-11-17 | 2010-03-10 | Константин Николаевич Дурнов | GAS GENERATOR OF REFINED GASIFICATION PROCESS |
| RU2579285C1 (en) * | 2014-12-23 | 2016-04-10 | Леонид Анатольевич Ярыгин | Gasifier of the reversed gasification process |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU220055U1 (en) * | 2023-03-01 | 2023-08-23 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Multi-stage combined blast gas generator |
| RU2808291C1 (en) * | 2023-03-01 | 2023-11-28 | Александр Александрович Миронов | Reactor and gas generator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100887137B1 (en) | Method and apparatus of gasification under integrated pyrolysis-reformer system(iprs) | |
| Pedroso et al. | Experimental study of bottom feed updraft gasifier | |
| KR100993908B1 (en) | Method of transforming combustible wastes into energy fuel and Gasification system of combustible wastes | |
| KR20190035264A (en) | Dual fluidized bed reactor including helical gasfier | |
| KR20200133536A (en) | Power generating system by using syngas that pyrolysis and gasification using combustible renewable fuels including biomass | |
| JPH08503253A (en) | High performance coal gasifier | |
| CN108949234B (en) | A kind of inverting tar gasification furnace of three layers of gas supply heating | |
| RU2647309C1 (en) | Method of generation gas production and gas generator of the appeined gasification process for its implementation | |
| Sivakumar et al. | Design and development of down draft wood gasifier | |
| RU2631081C1 (en) | Gas generator of reverse gasification process | |
| KR20100102569A (en) | Method of transforming combustible wastes into energy fuel and gasification system of combustible wastes | |
| US10876057B1 (en) | Waste to energy conversion without CO2 emissions | |
| RU2697912C1 (en) | Method of producing generator gas from solid municipal and organic wastes and a combined gas generator of an inverted gasification process for its implementation | |
| RU66007U1 (en) | POWER GAS INSTALLATION | |
| CN204455027U (en) | Gas generating system | |
| RU136800U1 (en) | SOLID FUEL GASIFIER | |
| US9835329B2 (en) | Method and apparatus for converting hydrocarbons into clean energy and co-producing valuable by-products, while preventing the discharge of pollutants into the atmosphere | |
| CN111269735B (en) | Biomass three-section type pressurizing high-temperature pyrolysis gasification device | |
| RU2737833C1 (en) | Autonomous electric generation method and device - small solid fuel power plant for its implementation | |
| Ivanin et al. | Two-Stage Pyrolytic Conversion of Biomass | |
| US20240117258A1 (en) | Bio-multi-reactor hydrogen generation method and system | |
| CN101962578A (en) | Renewable energy generating system | |
| Htut et al. | Experimental Investigation of the Pilot Scale Downdraft Gasifier | |
| JP4993460B2 (en) | Method for thermal decomposition of carbonaceous raw materials | |
| Aleksandrovich et al. | Two-Stage Pyrolytic Conversion of Biomass |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201201 |