RU2683064C1 - Gas generator-power plant - Google Patents
Gas generator-power plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2683064C1 RU2683064C1 RU2018127038A RU2018127038A RU2683064C1 RU 2683064 C1 RU2683064 C1 RU 2683064C1 RU 2018127038 A RU2018127038 A RU 2018127038A RU 2018127038 A RU2018127038 A RU 2018127038A RU 2683064 C1 RU2683064 C1 RU 2683064C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- gas generator
- generator
- internal combustion
- combustion engine
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 59
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims abstract 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 22
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 11
- 238000010616 electrical installation Methods 0.000 claims description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 142
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 18
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 abstract 1
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 46
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 25
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 18
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 9
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 7
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 5
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 5
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 5
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 3
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 3
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 229910052815 sulfur oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 2
- 238000004056 waste incineration Methods 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000003916 acid precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002013 dioxins Chemical class 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 150000002240 furans Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 210000004400 mucous membrane Anatomy 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N phencyclidine Chemical class C1CCCCN1C1(C=2C=CC=CC=2)CCCCC1 JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 230000007096 poisonous effect Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical class S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008400 supply water Substances 0.000 description 1
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B43/00—Engines characterised by operating on gaseous fuels; Plants including such engines
- F02B43/08—Plants characterised by the engines using gaseous fuel generated in the plant from solid fuel, e.g. wood
-
- 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
- C10J3/06—Continuous processes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B51/00—Other methods of operating engines involving pretreating of, or adding substances to, combustion air, fuel, or fuel-air mixture of the engines
- F02B51/04—Other methods of operating engines involving pretreating of, or adding substances to, combustion air, fuel, or fuel-air mixture of the engines involving electricity or magnetism
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области энергетики, а именно к двигателям, работающим на газообразном топливе, генерируемом при сжигании твердых бытовых отходов - ТБО.The invention relates to the field of energy, and in particular to engines running on gaseous fuel generated by the burning of solid household waste - MSW.
Отходы производства и потребления являются одними из самых масштабных источников загрязнения окружающей среды. Ежегодный прирост количества твердых бытовых отходов (ТБО) в нашей стране составляет более 30 млн. тонн. Это мощный возобновляемый топливный ресурс, который может дать огромную экономию ископаемого топлива и обеспечить теплом и электроэнергией жилые районы и промышленные предприятия. В связи с этим создание новых предприятий по обезвреживанию и утилизации отходов входит в число неотложных государственных задач.Wastes from production and consumption are among the largest sources of environmental pollution. The annual increase in the amount of municipal solid waste (MSW) in our country is more than 30 million tons. This is a powerful renewable fuel resource that can bring huge savings in fossil fuels and provide heat and electricity to residential areas and industrial enterprises. In this regard, the creation of new enterprises for the disposal and disposal of waste is one of the urgent state tasks.
Как известно, углеводородное топливо постоянно дорожает. Кроме того, его природные ресурсы исчерпаемы и могут закончиться через 40…50 лет.As you know, hydrocarbon fuel is constantly becoming more expensive. In addition, its natural resources are exhaustible and may end in 40 ... 50 years.
Кроме того, в соответствии с Техническим регламентом №609 «О требованиях к выбросам автомобильной техникой, выпускаемой в обращение на территории Российской Федерации, вредных (загрязняющих) веществ» экологический класс Евро-5 вводится с 1 января 2014 года. С этого времени, все автомобили, попадающие на территорию России должны соответствовать данному экологическому стандарту. Это касается как транспортных средств, производимых на отечественных заводах, так и всего транспорта, ввозимого на территорию страны из-за границы: и нового, и подержанного; и для личных целей, и для коммерческого использования.In addition, in accordance with Technical Regulation No. 609 “On requirements for the emission of harmful (polluting) substances” by automotive vehicles issued in the territory of the Russian Federation, the Euro-5 environmental class is introduced from January 1, 2014. From now on, all cars entering the territory of Russia must comply with this environmental standard. This applies to both vehicles manufactured at domestic plants and all vehicles imported into the country from abroad: both new and used; both for personal purposes and for commercial use.
В настоящее время в России эксплуатируется 5 мусоросжигательных заводов, объем обезвреживания и утилизации ТБО на которых ничтожно мал и не превышает 3% от общего количества отходов (для сравнения: только в Германии таких заводов более 50-ти). В связи с этим чрезвычайно актуальным является строительство мусоросжигательных заводов с применением современных технологий, предусматривающих сочетание максимально полного использования энергетического потенциала ТБО с экологической безопасностью процесса.Currently, 5 waste incineration plants are operated in Russia, the volume of disposal and disposal of solid waste at which is negligible and does not exceed 3% of the total amount of waste (for comparison: there are more than 50 such plants in Germany alone). In this regard, the construction of waste incineration plants using modern technologies, providing for the combination of the most complete use of the energy potential of solid waste with the environmental safety of the process, is extremely urgent.
Процесс сжигания ТБО сопровождается образованием ряда токсичных соединений: оксидов азота (NOx), оксидов серы (SOx), оксида углерода (II) (СО), диоксинов и фуранов и некоторых других загрязнителей. При этом, как и в случае сжигания традиционных видов органического топлива, основной вклад в показатель суммарной токсичности продуктов сгорания вносят оксиды азота.The process of burning solid waste is accompanied by the formation of a number of toxic compounds: nitrogen oxides (NOx), sulfur oxides (SOx), carbon monoxide (II) (CO), dioxins and furans, and some other pollutants. At the same time, as in the case of burning traditional types of fossil fuels, nitrogen oxides make the main contribution to the total toxicity index of combustion products.
Поскольку состав дымовых газов мусоросжигательных установок характеризуется многообразием содержащихся в них токсичных компонентов, они могут быть обезврежены только при воздействии на них комплекса технологических мероприятий, а также химических и физикохимических методов очистки. Поэтому возникает необходимость в оборудовании мусоросжигательных установок многоступенчатыми системами газоочистки, обеспечивающими снижение содержания различных загрязнителей в дымовых газах до требуемых норм. Причем, каждая из используемых технологий очистки, как правило, направлена на уменьшение выбросов одного из нескольких видов образующихся токсичных компонентов.Since the composition of the flue gases of incineration plants is characterized by the variety of toxic components contained in them, they can be neutralized only when exposed to a complex of technological measures, as well as chemical and physicochemical cleaning methods. Therefore, there is a need to equip waste incinerators with multi-stage gas purification systems that reduce the content of various pollutants in flue gases to the required standards. Moreover, each of the used cleaning technologies, as a rule, is aimed at reducing emissions of one of several types of toxic components formed.
Особенностью процесса термического обезвреживания ТБО является переменный состав топлива, в результате чего происходит непрерывное изменение параметров горения. Это, в свою очередь, становится причиной значительных колебаний концентраций токсичных компонентов в дымовых газах и, как следствие, недостаточно надежной работы системы очистки в целом.A feature of the process of thermal disposal of solid waste is the variable composition of the fuel, as a result of which there is a continuous change in combustion parameters. This, in turn, causes significant fluctuations in the concentrations of toxic components in flue gases and, as a consequence, insufficiently reliable operation of the treatment system as a whole.
Постоянное ужесточение требований, предъявляемых к газовым выбросам теплоэнергетических агрегатов, к которым относятся и мусоросжигательные установки, создают предпосылки для создания новых технологий очистки.The constant tightening of the requirements for gas emissions of heat power units, which include waste incinerators, create the prerequisites for creating new cleaning technologies.
Необходимость разработки и применения технологий, обеспечивающих высокую эффективность и стабильные показатели очистки дымовых газов, образующихся при термическом обезвреживании ТБО переменного состава, определили направление исследований, результаты которых приведены в данном изобретении.The need for the development and application of technologies that provide high efficiency and stable indicators for the cleaning of flue gases generated during thermal disposal of solid waste of variable composition, determined the direction of research, the results of which are given in this invention.
Основная задача создания изобретения: разработка полностью автоматизированного устройства для сжигания мусора и комплексной очистки дымовых газов, образующихся при сжигании газогенераторного газа в двигателе внутреннего сгорания. Исключение выброса полученного при сжигании твердых бытовых отходов газогенераторного газа в атмосферу при аварийных и нерасчетных режимах.The main objective of the invention: the development of a fully automated device for burning garbage and integrated cleaning of flue gases generated during the combustion of gas generator gas in an internal combustion engine. Exclusion of the emission of gas generated by the combustion of solid household waste gas into the atmosphere during emergency and off-schedule conditions.
Наиболее затруднительна очистка от оксидов азота. Очистка от твердых частиц относительно просто решается в циклонах и других промышленных очистителях.The most difficult purification from nitrogen oxides. Particulate cleaning is relatively easy in cyclones and other industrial cleaners.
Наиболее радикальное средство снижение образования окислов азота как при горении ТБО в газогенераторе, так и при горении в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания это его дожигание в каталитическом дожигателе. Это позволит снизить выброс окислов азота NOx в несколько раз.The most radical means of reducing the formation of nitrogen oxides both during the combustion of solid waste in a gas generator and during combustion in the cylinders of internal combustion engines is its afterburning in a catalytic afterburner. This will reduce the emission of nitrogen oxides NOx by several times.
Известен «Газогенератор» по патенту RU №2303050 от 29.06.2006, опубл. 20.07.2007, МПК C10J 3/20, F23B 99/00, который содержит камеру горения с зоной сушки и пирогенетического разложения, с зонами сгорания смол, регенерации и очистки генераторного газа, газоходы водяного котла, камеру парогенерации, камеру подогрева и подачи воздуха, при этом газогенератор дополнительно снабжен сепаратором-дымососом, охладителем-стабилизатором газа и камерой подогрева генераторного газа, которые присоединены последовательно между зоной отбора генераторного газа и камерой горения, камера парогенерации соединена с выходом зоны очистки генераторного газа, с входом зоны регенерации и через камеру подогрева атмосферного воздуха с камерой горения.The well-known "Gas Generator" according to patent RU No. 2303050 from 06/29/2006, publ. 07/20/2007, IPC C10J 3/20, F23B 99/00, which contains a combustion chamber with a drying and pyrogenetic decomposition zone, with resin combustion zones, regeneration and purification of the generator gas, water boiler ducts, a steam generation chamber, a heating and air supply chamber, the gas generator is additionally equipped with a smoke separator, gas cooler-stabilizer and a generator gas heating chamber, which are connected in series between the generator gas extraction zone and the combustion chamber, the steam generation chamber is connected to the outlet of the cleaning zone eneratornogo gas from entering the regeneration zone and through the air heating chamber with a combustion chamber.
Но данное устройство не обеспечивает получение газа теплотворной способностью выше 1560 ккал.But this device does not provide gas with a calorific value above 1560 kcal.
Известно техническое решение реактора газификации по патенту RU №2360949 «Способ получения синтез-газа и реактор газификации для его осуществления» от 04.08.2008, опубл. 10.07.2009, МПК C10J 3/32, C10J 3/40, C10J 3/68.Known technical solution of the gasification reactor according to patent RU No. 2360949 "Method for producing synthesis gas and gasification reactor for its implementation" from 08/04/2008, publ. 07/10/2009, IPC
Реактор газификации, содержащий котел с двумя концентрично расположенными один в другом внутренним и внешним кожухами, выполненными в виде кольцевых теплообменных рубашек, с газоходом между ними, с лопастным ворошителем сырья и усеченным конусом, зоны первичной газификации и регенерации газов, горелку, колосниковой решеткой фурмы для подачи пара в зону регенерации, крышкой и установленным на ней реверсивным приводом и связанной с ним отсасывающей трубой с трубным разравнивателем, с закрепленным под ним лопастным ворошителем сырья и с установленными на свободном конце трубы фурмами для подачи паров воды из зоны скопления пара в зону первичной газификации сырья.A gasification reactor containing a boiler with two inner and outer shells concentrically arranged in one another, made in the form of ring heat-exchange jackets, with a gas duct between them, with a paddle agitator of the raw materials and a truncated cone, zones of primary gasification and gas regeneration, a burner, grate grate for steam supply to the regeneration zone, with a cover and a reversible drive mounted on it and a suction pipe connected to it with a pipe equalizer, with a paddle agitator mounted under it and with tuyeres installed at the free end of the pipe to supply water vapor from the zone of accumulation of steam into the zone of primary gasification of raw materials.
Но данное устройство обеспечивает двухстадийное получение газа теплотворной способностью не выше 1560 ккал, поскольку снижению калорийности газа способствует и горение излишне вырабатываемого синтез-газа в зоне горения первичной газификации, ввиду того, что в составе синтез-газа уже присутствует большое количество азота, а его горение в этой зоне обуславливает увеличение количества азота, сначала в первичной зоне газификации, а затем и в получаемом синтез-газе. К тому же, горение синтез-газа в первичной зоне поддерживает температуру горения 1500°С для того, чтобы в зоне регенерации поднять до максимально возможной температуры синтеза, в то же время, эта температура способствует началу образования NOx в синтезируемом газе, а при применении полученного газа в газопоршневых электростанциях либо в горелках отопительных систем, где температура горения превышает 1500°С, вырабатывается дополнительное NOx, что приводит к загрязнению окружающей среды.But this device provides a two-stage gas production with a calorific value of no higher than 1560 kcal, since the burning of excessively produced synthesis gas in the primary gasification combustion zone also contributes to a decrease in the calorific value of the gas, since a large amount of nitrogen is already present in the synthesis gas, and its combustion in this zone causes an increase in the amount of nitrogen, first in the primary gasification zone, and then in the resulting synthesis gas. In addition, the combustion of synthesis gas in the primary zone maintains a combustion temperature of 1500 ° C in order to raise the synthesis temperature to the maximum possible temperature in the regeneration zone, at the same time, this temperature contributes to the onset of NOx formation in the synthesis gas, and when using the obtained gas in gas piston power plants or in burners of heating systems, where the combustion temperature exceeds 1500 ° C, additional NOx is produced, which leads to environmental pollution.
Известны способы получения генераторного газа для питания ДВС по патенту Франции №2455077, МПК C10j3/20, опубл. 25/04/1979 г., заключающиеся в подводе теплоты, воздуха и водяного пара в загруженную углеродсодержащим топливом реакционную камеру, где в результате взаимодействия компонентов образуется генераторный газ. Полученный газ очищают от смол и негорючих примесей и подают в систему питания ДВС.Known methods for producing generator gas to power the internal combustion engine according to French patent No. 2455077, IPC C10j3 / 20, publ. 04/25/1979, consisting in the supply of heat, air and water vapor into a reaction chamber loaded with carbon-containing fuel, where as a result of the interaction of the components the generator gas is formed. The resulting gas is purified from resins and non-combustible impurities and fed into the ICE power system.
В указанном источнике указаны установки для реализации этого способа, которые содержат реакционную камеру, заполненную углеродсодержащим топливом и снабженную на входе устройствами для подвода теплоты, воздуха и водяного пара, а на выходе газоочистным устройством, связанным с системой питания ДВС.The specified source indicates the installation for the implementation of this method, which contain a reaction chamber filled with carbon-containing fuel and equipped with inlet devices for supplying heat, air and water vapor, and at the outlet with a gas cleaning device connected to the ICE power system.
Известны способ получения генераторного газа для питания ДВС и установка для его осуществления по А св. СССР №1325173, МПК F02D 43/08, опубл. 23.07.1983 г.A known method of producing generator gas to power the internal combustion engine and installation for its implementation according to A St. USSR No. 1325173, IPC F02D 43/08, publ. 07/23/1983
Способ заключается в подводе теплоты, воздуха, водяного пара и части выпускных газов двигателя к загруженной углеродсодержащим топливом реакционной камере и отводе из реакционной камеры в двигатель предварительно очищенного от примесей генераторного газа. В процессе взаимодействия компонента в реакционной камере создают разрежение, а подачу генераторного газа в двигатель производят через промежуточную емкость.The method consists in supplying heat, air, water vapor and part of the exhaust gases of the engine to the reaction chamber loaded with carbon-containing fuel and withdrawing from the reaction chamber into the engine the generator gas previously purified from impurities. During the interaction of the component in the reaction chamber create a vacuum, and the supply of generator gas to the engine is produced through an intermediate tank.
Газогенераторная установка содержит двигатель, линия газовыпуска которого соединена через калиброванные отверстия с входом загруженной углеродсодержащим топливом реакционной камеры, снабженной нагревательным устройством и испарителем воды, а линия питания подключена к выходу реакционной камеры. На линии питания двигателя последовательно по ходу генераторного газа установлены очиститель-охладитель, вакуумный насос и промежуточная емкость с расходным краном.The gas generating unit comprises an engine, the gas outlet line of which is connected through calibrated openings to the inlet of the reaction chamber loaded with carbon-containing fuel, equipped with a heating device and a water evaporator, and the power line is connected to the outlet of the reaction chamber. A purifier-cooler, a vacuum pump and an intermediate tank with a flow valve are installed sequentially along the generator gas line on the engine power line.
В этих способе и устройстве, не предусмотрена полная утилизация отходящих газов двигателя: лишь незначительная их часть используется в процессе газификации топлива, остальная выбрасывается в атмосферу. Отсутствие полной утилизации отходящих газов приводит к снижению эффективности способа получения генераторного газа и устройства для его получения.In this method and device, there is no complete utilization of engine exhaust gases: only a small part of them is used in the process of gasification of fuel, the rest is released into the atmosphere. The lack of complete utilization of the exhaust gases leads to a decrease in the efficiency of the method for producing generator gas and a device for its production.
Известна газогенераторная установка с двигателем внутреннего сгорания по патенту РФ на изобретение №2099553, МПК F02B 43/08, опубл. 20.12.1997 г., прототип.Known gas generator with an internal combustion engine according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2099553, IPC F02B 43/08, publ. 12/20/1997, the prototype.
Эта установка содержит газогенератор, в котором линия газовыпуска подключена через фильтр и теплообменник газогенераторного газа с контуром охладителя, выход из теплообмейника подсоединен к входу в систему подачи топливовоздушной смеси двигателя внутреннего сгорания, коленчатый вал которого соединен с электрогенератором,This installation comprises a gas generator, in which a gas outlet line is connected through a filter and a gas generator gas heat exchanger with a cooler circuit, the outlet of the heat exchanger is connected to the input to the air-fuel mixture supply system of the internal combustion engine, the crankshaft of which is connected to the electric generator,
Недостатки относительно низкий КПД двигателя внутреннего сгорания из-за низкой калорийности генераторного газа, отсутствие автоматизации и эмиссия вредных веществ в атмосферу.Disadvantages are the relatively low efficiency of the internal combustion engine due to the low calorific value of the generator gas, the lack of automation and the emission of harmful substances into the atmosphere.
Задачами создания изобретения являются полная автоматизация работы и очистки газогенераторного газа и выхлопных газов ДВС, входящего в состав газогенераторной электроустановки.The objectives of the invention are the complete automation of the operation and purification of the gas generator gas and exhaust gases of the internal combustion engine, which is part of the gas generator electrical installation.
Достигнутые технические результаты: полная автоматизация работы установки и повышение степени очистки газогенераторного газа и выхлопных газов ДВС.Achieved technical results: full automation of the installation and increasing the degree of purification of gas generator gas and exhaust gases of internal combustion engines.
Решение указанных задач достигнуто в газогенераторной электроустановке, содержащей газогенератор, содержащий, содержащий в свою очередь, корпуса, загрузочное устройство и устройство выгрузки, систему очистки газогенераторного газа к выходу которой присоединен вход газовода, выход которого подключен через теплообменник к входу в систему подачи топливовоздушной смеси, по меньшей мере, одного двигателя внутреннего сгорания, коленчатый вал которого соединен с электрогенератором, тем, что система очистки газогенераторного газа содержит систему предварительной газоочистки, выполненную в виде циклона внутри газогенератора, газогенераторная установка оборудована блоком управления к которому линией контроля присоединен контроллер датчиков, и датчиками:The solution of these problems has been achieved in a gas generating installation containing a gas generator, comprising, in turn, housings, a loading device and an unloading device, a gas generating gas purification system to the outlet of which a gas inlet is connected, the outlet of which is connected through the heat exchanger to the inlet of the air-fuel mixture supply system, at least one internal combustion engine, the crankshaft of which is connected to an electric generator, in that the gas generator gas cleaning system comprises a preliminary gas purification system made in the form of a cyclone inside the gas generator, the gas generator unit is equipped with a control unit to which a sensor controller is connected by a control line, and sensors:
- газоанализатором, установленным на выходе из каталитического дожигателя,- a gas analyzer installed at the outlet of the catalytic afterburner,
- датчиком температуры газогенераторного газа, установленный на выходе из- a gas temperature sensor installed at the outlet of
теплообменника,heat exchanger
- датчиком частоты вращения коленчатого вала, установленный на коленчатом валу ДВС для контроля работы ДВС при запуске, останове и на основном режиме,- a crankshaft speed sensor mounted on the crankshaft of the internal combustion engine to monitor the operation of the internal combustion engine during start, stop and main mode,
- датчиком положения регулятора, установленным на регуляторе,- a regulator position sensor mounted on the regulator,
- датчиком положения дросселя, установленным на дросселе, выхода из датчиков: линиями контроля соединены с входами в контроллер датчиков.- a throttle position sensor mounted on the throttle, output from the sensors: control lines connected to the inputs of the sensor controller.
Нижний торец внутренней цилиндрической стенки может быть расположен на расстоянии h от нижнего торца средней стенки на расстоянии, определяемом из соотношения:The lower end of the inner cylindrical wall can be located at a distance h from the lower end of the middle wall at a distance determined from the relation:
h=(0,05…0,10)Н0,h = (0.05 ... 0.10) H 0 ,
где h - осевой зазор,where h is the axial clearance
Н0 - внутренняя высота среднего корпуса.H 0 - the inner height of the middle body.
Газогенераторная электроустановка может содержать колосниковую решетку, которая при помощи тяги соединена с вибратором.The gas generating installation may include a grate, which is connected to the vibrator by means of a traction.
Колосниковая решетка может быть выполнена кольцевой формы с боковой стенкой в форме усеченного конуса.The grate can be made annular with a side wall in the shape of a truncated cone.
все ДВС содержат систему выхлопа продуктов сгорания, в которой установлен каталитический дожигатель.all internal combustion engines contain an exhaust system of combustion products in which a catalytic afterburner is installed.
К газоводу может быть подсоединен через управляемый клапан аварийный дожигатель.An emergency afterburner can be connected to the gas duct via a controlled valve.
Сущность изобретения поясняется на чертежах фиг. 1…7, где:The invention is illustrated in the drawings of FIG. 1 ... 7, where:
на фиг. 1 приведена основная схема энергоустановки,in FIG. 1 shows the main power installation diagram,
на фиг. 2 приведена схема энергоустановки с двумя газогенераторами и одним теплообменником,in FIG. 2 shows a diagram of a power plant with two gas generators and one heat exchanger,
на фиг. 3 приведена схема энергоустановки с двумя газогенераторами и двумя теплообменниками,in FIG. 3 shows a diagram of a power plant with two gas generators and two heat exchangers,
на фиг. 4 приведена схема управления энергоустановки,in FIG. 4 shows the control circuit of a power plant,
на фиг. 5 приведена схема циклона встроенного в газогенератор,in FIG. 5 shows a diagram of a cyclone integrated in a gas generator,
на фиг. 6 приведен чертеж колосниковой решетки с вибратором,in FIG. 6 is a drawing of a grate with a vibrator,
на фиг. 7 приведена схема озонатора.in FIG. 7 shows an ozonizer circuit.
Обозначения, принятые в описании:Designations accepted in the description:
газогенератор 1,
двигатель внутреннего сгорания ДВС 2
электрогенератор 3,
газовод 4,
система подачи топливо-воздушной смеси 5,fuel-air
наружный цилиндрический корпус 6,outer
средний цилиндрический корпус 7,middle
внутренний цилиндрический корпус 8,inner
внешний кольцевой зазор 9,external
внутренний кольцевой зазор 10,internal
главная полость 11,
исходное сырье 12,
реактор 13,
первый нижний торец 14,the first
центральное отверстие 15,
циклон 16,
внешняя поверхность 17,
ребра 18,
теплоизоляция 19.
второй нижний торец 20,second
третий нижний торец 21,third
колосниковая решетка 22,grate 22,
отверстия 23,
зола 24,
зольный отсек 25.
корпус 26,building 26,
полость 27,cavity 27,
устройство выгрузки 28,
приемный бункер 29,receiving hopper 29,
механизм выгрузки 30,
первый привод 31.
основание 32.base 32.
верхний торец 33,
входное отверстие 34,
механизм загрузки 35,
второй привод 36,
внешняя поверхность 37,
коллектор 38,
внутренняя полость 39,
отверстия 40,
картер 41,
цилиндр 42,
поршень 43,
коленчатый вал 44.
электрические провода 45,
дроссельная заслонка 46,
третий привод 47,
система выпуска отработанных газов 48.
теплообменник 49,
фильтр тонкой очистки 50,
регулятор расхода 51,
четвертый привод 52.
форсунка 53,
патрубок подачи воздуха 54,
свеча зажигания 55.
линия управления 56.
трубопровод подачи 57,
трубопровод отвода 58.
радиатор 59.
вентилятор 60,
пятый привод 61,
высоковольтный провод 62,
распределитель 63,
катушка зажигания 64,
низковольтные провода 65,
аккумулятор 66,
трубопровод сброса 67,
управляемый клапан 68,controlled
аварийный дожигатель 69,
каталитический дожигатель 70,
активатор топлива 71,
основной озонатор воздуха 72,
дополнительный озонатор 73,
трубопровод подачи дополнительного воздуха 74,additional
второй дополнительный ионизатор воздуха 75.second
второй трубопровод подачи дополнительного воздуха 76second auxiliary
третий дополнительный ионизатор воздуха 77.third
шток 78,
вибратор 79,
боковая стенка 80.
твердые частицы 81,
сужающаяся часть 82,tapering
расширяющаяся часть 83,expanding
цилиндрическая часть 84,
кольцевой коллектор 85,
полость коллектора 86,
отверстия 87,
блок управления 88,
линия контроля 89
контроллер датчиков 90,
газоанализатор 91,
датчик температуры газогенераторного газа 92,gas
датчик частоты вращения коленчатого вала 93,
датчик положения регулятора 94,
датчик положения дросселя 95.
корпус 96,building 96,
внешний электрод 97,
внутренний электрод 98,
осевой стержень 99,
перегородка 100,
окна 101,
шипы 102.spikes 102.
первый провод высокого напряжения 103,the first high voltage wire 103,
второй провод высокого напряжения 104,second
источник высокого напряжения 105,
заземляющий провод 106,
заземление 107.grounding 107.
низковольтные провода 108,
управляемый реостат 109,controlled
управляемый выключатель 110.
Газогенераторная энергоустановка содержит (фиг. 1…7) газогенератор 1 и двигатель внутреннего сгорания ДВС - 2 с электрогенератором 3. Выход из газогенератора 1 газоводом 4 соединен с системой подачи топливо-воздушной смеси 5 в ДВС 2.The gas generating power plant contains (Fig. 1 ... 7) a
Газогенератор 1 (фиг. 1) содержит три цилиндрических корпуса: наружный 6, средний 7 и внутренний 8. Цилиндрические корпуса 6…8, установленные концентрично друг другу с кольцевьм зазорами внешним 9 и внутренним 10 между ними.The gas generator 1 (Fig. 1) contains three cylindrical bodies: external 6, middle 7 and internal 8.
Внутри внутреннего корпуса 8 образуется главная полость 11 для процесса горения и газификации исходного сырья 12. В клавной полости 11 установлен реактор 13.Inside the
Внутренний корпус 8 не имеет нижнего днища, а вместо него в первом нижнем торце 14 выполнено центральное отверстие 15, которое сообщает главную полость 11 и внутренний кольцевой зазор 10.The
Во внутреннем кольцевом зазоре 10 образован циклон 16.A
На внешней поверхности 17 внутреннего цилиндрического корпуса 10 установлены ребра 18, выполненные под углом к оси симметрии газогенератора 1 - ОО.On the
Средний и внутренний цилиндрические корпуса 7 и 8, внутренний кольцевой зазор 10 и ребра 18 выполняют функцию системы предварительной очистки газогенераторного газа в виде циклона 16, выполненного внутри газогенератора 1.The middle and inner
Между наружной и средней цилиндрическими стенками 6 и 7 во внешнем зазоре 9 выполнена теплоизоляция 19.Between the outer and middle
Первый нижний торец 14 внутреннего цилиндрического корпуса 8 расположен на расстоянии Н от второго нижнего торца 20 среднего цилиндрического корпуса 7.The first
h=(0,05…0,10)Н0,h = (0.05 ... 0.10) H 0 ,
где h - осевой зазор,where h is the axial clearance
Н0 - внутренняя высота среднего корпуса 7.H 0 - the inner height of the
На втором нижнем торце 20 среднего корпуса 7 установлена колосниковая решетка 22, в которой выполнены отверстия 23 для выхода золы 24 в зольный отсек 25. Зольный отсек 25 выполнен под колосниковой решеткой 22 и содержит корпус 26 и полость 27.At the second
Под зольным отсеком 25 выполнено устройство выгрузки золы 28 в приемный бункер 29 с механизмом выгрузки 30, имеющим первый привод 31.Under the
Наружный цилиндрический корпус 6 закреплен на основании 32. На верхнем торце 33 газогенератора 1 выполнено входное отверстие 34 для загрузки исходного сырья 12. Оно содержит механизм загрузки 35 с вторым приводом 36.The outer
В верхней части наружного цилиндрического корпуса 6 на его внешней поверхности 37 выполнен коллектор 38, внутренняя полость 39 которого отверстиями 40 для выхода горячего генераторного газа сообщается с одной стороны - с внутренним кольцевым зазором 10 а с другой - соединен с системой подачи топливо-воздушной смеси в 5 ДВС 2. (фиг. 1)In the upper part of the outer
ДВС 2 содержит картер 41, по меньшей мере, один цилиндр 42 с поршнем 43 и коленчатый вал 44. Коленчатый вал 44 соединен с электрогенератором 3, от которого отведены электрические провода 45 к потребителям электрической энергии.
ДВС 2 содержит систему подачи топливовоздушной смеси 5, которая содержит дроссельную заслонку 46 с третьим приводом 47.
Кроме того, ДВС 2 содержит систему выпуска отработанных газов 48.In addition,
Газовод 4 соединен с входом в теплообменник 49, выход из которого соединен с фильтром тонкой очистки 50, а выход из фильтра тонкой очистки 50 через регулятор расхода 51 соединен с системой подачи топливовоздушной смеси 5. К регулятору расхода 51 присоединен привод 52. После регулятора расхода 51 установлена форсунка 53.The
К наружному цилиндрическому корпусу 6 присоединен патрубок подачи воздуха 54 (или кислорода).An air supply pipe 54 (or oxygen) is connected to the outer
ДВС 2 содержит свечу зажигания 55. К первому приводу 31 и второму приводу 36 присоединены линии управления 56. К теплообменнику 49 трубопроводами подачи и отвода 57 и 58 присоединен радиатор 59. Около него установлен вентилятор 60 с пятым приводом 61.
К свече зажигания 55 подсоединен выход высоковольтного провода 62, соединенный с распределителем 63, который соединен с катушкой зажигания 64, которая соединена низковольтным проводом 65 с аккумулятором 66.To the
Колосниковая решетка 22 при помощи штока 78 соединена с вибратром 79. Колосниковая решетка 22 имеет боковую стенку 80 в форме усеченного конуса для сбора твердых частиц 81 (фиг. 1, и 5). Зола 24 собирается в зольном отсеке 25.The
На выходе из системы выпуска отработанных газов 48 из ДВС 22 установлен каталитический дожигатель 70 (фиг.1), предназначенный для постоянного дожигания NOx и других вредных веществ.At the exit of the
Выхлопы ДВС могут больше навредить атмосфере. Но наиболее эффективное средство нейтрализации вредных веществ: каталитический дожигатель выхлопных газов.ICE exhausts can do more harm to the atmosphere. But the most effective means of neutralizing harmful substances: a catalytic exhaust gas afterburner.
Каталитический дожигатель предназначен для преобразования вредных веществ в менее вредные до их выхода из выхлопной системы автомобиля. Каталитический дожигатель имеет очень простую конструкцию и огромное значение. Выбросы двигателя включают следующие вещества:A catalytic afterburner is designed to convert harmful substances into less harmful ones before they exit the car’s exhaust system. The catalytic afterburner has a very simple design and is of great importance. Engine emissions include the following substances:
Газообразный азот (N2) - воздух на 78% состоит из азота, и большая его часть проходит через двигатель.Gaseous nitrogen (N2) - air is 78% nitrogen, and most of it passes through the engine.
Углекислый газ (CO2) - один из продуктов сгорания. Углерод, содержащийся в топливе, связывается с кислородом из воздуха.,Carbon dioxide (CO2) is one of the products of combustion. The carbon contained in the fuel binds to oxygen from the air.,
Пары воды (H2O) - еще один продукт сгорания. Водород, содержащийся в топливе, связывается с кислородом из воздуха.Water vapor (H2O) is another combustion product. The hydrogen contained in the fuel binds to oxygen from the air.
По большей части, эти выбросы не являются вредными, хотя считается, что углекислый газ способствует глобальному потеплению. В связи с тем, что процесс сгорания протекает в неидеальных условиях, двигатель также производит небольшое количество вредных выбросов. Каталитический дожигатель предназначен для их нейтрализации: Угарный газ (СО) - ядовитый газ без цвета и запаха. Углеводороды или летучие органические соединения (ЛОС) образуются из испарений несгоревшего топлива и приводят к возникновению смога. Оксиды азота (NO и NO2 или их общее обозначение NOx) приводят к образованию смога и кислотных дождей, которые могут оказывать неблагоприятное воздействие на слизистые оболочки.For the most part, these emissions are not harmful, although carbon dioxide is believed to contribute to global warming. Due to the fact that the combustion process proceeds in imperfect conditions, the engine also produces a small amount of harmful emissions. The catalytic afterburner is designed to neutralize them: Carbon monoxide (CO) is a poisonous gas without color and odor. Hydrocarbons or volatile organic compounds (VOCs) are formed from the fumes of unburned fuels and lead to smog. Nitrogen oxides (NO and NO2 or their common designation NOx) lead to the formation of smog and acid rain, which can have an adverse effect on the mucous membranes.
Каталитический дожигатель имеет простую конструкцию: он содержит наполненные в корпусе керамику и катализатор: тонкий слой платины.The catalytic afterburner has a simple structure: it contains ceramics filled in the body and the catalyst: a thin layer of platinum.
На газоводе 4 перед форсункой 53 установлен активатор топлива 71, а в системе подвода воздуха 54 установлен основной озонатор воздуха 72.A
Активатор топлива 71 может быть магнитный, электрический или электромагнитный.The
Для работы озонаторов нужен источник высокого напряжения, который буде подробно описан далее.For the operation of ozonizers, a high voltage source is needed, which will be described in detail below.
В системе подвода воздуха 4 в двигатель внутреннего сгорания 2 установлен дополнительный озонатор 73.An
Двигатель внутреннего сгорания 2 содержит систему выхлопа продуктов сгорания, в которой установлен каталитический дожигатель 70. Установка содержит трубопровод подачи дополнительного воздуха 74 с вторым дополнительным ионизатором воздуха 75.The
К газоводу 4 присоединен через управляемый клапан 68 аварийный дожигатель 69.An
Газогенераторная электроустановка может содержать, подсоединенный на входе в аварийный дожигатель 69, второй трубопровод подачи дополнительного воздуха 76 с третьим дополнительным ионизатором воздуха 77.The gas generating installation may include, connected at the inlet to the
на фиг. 2 приведена схема энергоустановки с двумя газогенераторами и одним теплообменником,in FIG. 2 shows a diagram of a power plant with two gas generators and one heat exchanger,
на фиг. 3 приведена схема энергоустановки с двумя газогенераторами и двумя теплообменниками,in FIG. 3 shows a diagram of a power plant with two gas generators and two heat exchangers,
На фиг. 4 приведена схема управления энергоустановки, которая содержит блок управления 88 к которому линией контроля 89 присоединен контроллер датчиков 90, к которому линиями контроля 89 присоединены все датчики:In FIG. 4 shows the control circuit of a power plant, which contains a
- газоанализатор 91, установленный на выходе из каталитического дожигателя 70,a
- датчик температуры газогенераторного газа 92, установленный на выходе из теплообменника 49,- temperature
- датчик частоты вращения коленчатого вала 93, установленный на коленчатом вале 44 ДВС 2 для контроля работы ДВС 2 при запуске, останове и на основном режиме,- a
- датчик положения регулятора 94, установленный на регуляторе расхода 51,- a position sensor of the
- датчик положения дросселя 95, установленный на дросселе заслонки 46.- a
На фиг. 5 приведена более детально конструкция циклона 16, для предварительной очистки газогенераторного газа 1.In FIG. 5 shows in more detail the design of the
Приведено обоснование оптимальности осевого зазора h.The rationale for the optimality of the axial clearance h.
Второй нижний торец 20 внутреннего цилиндрического корпуса 8 расположен на расстоянии h от второго нижнего торца 20 среднего цилиндрического корпуса 7.The second
h=(0,05…0,10)Но, гдеh = (0.05 ... 0.10) But, where
h - осевой зазор,h is the axial clearance
Н0 - внутренняя высота среднего цилиндрического корпуса 7.H 0 - the inner height of the middle
При Н0 меньше 0,05 Н0 затрудняется сброс золы и шлака, а при h больше 0.1 Но необоснованно увеличивается осевой габарит газогенератора, т.к все основные процессы синтеза газа и его очистки идут выше первого нижнего торца 14 и центрального отверстия 15 в главной полости 11.When Н 0 is less than 0.05 Н 0, ash and slag discharge is difficult, and if h is greater than 0.1, the axial dimension of the gas generator increases unreasonably, because all the main processes of gas synthesis and purification go above the first
На фиг. 1 приведена схема установки с аварийным дожиганием генераторного газа. Эта схема содержит трубопровод сброса 67, присоединенный к газоводу 4, установленный в нем управляемый клапан 68, и после него - аварийный дожигатель 69,In FIG. 1 shows a diagram of a plant with emergency afterburning of generator gas. This circuit includes a
В системе выпуска отработанных газов 48 установлен постоянно работающий каталитический дожигатель 70 (фиг. 1).In the
На фиг. 6 приведена более детально конструкция колосниковой решетки 22 и механизма ее встряхивания в виде соединенного штоком 78 с колосниковой решеткой 22 вибратора 79. Колосниковая решетка 22 содержит боковую стенку 80, выполненную в виде усеченного конуса на которой собираются твердые частицы 81.In FIG. 6 shows in more detail the construction of the
Реактор 13 имеет следующую конструкцию. Он выполнен в форме сопла Лаваля и содержит сужающаяся часть 75, расширяющаяся часть 76, и расположенную между ними цилиндрическую часть 77. Концентрично цилиндрическая часть 77 выполнен кольцевой коллектор 78,The
Полость коллектора 79 отверстиями 80 соединена с патрубком подачи воздуха 54. Газогенераторная энергоустановка (фиг. 1) содержит блок управления 88, к которому линией контроля 89 присоединен выход из контроллера датчиков 90. Газогенераторная электроустановка содержит датчики:The
- газоанализатор 91, установленный на выходе из каталитического дожигателя 70,a
- датчик температуры газогенераторного газа 92, установленный на выходе из теплообменника 49,- temperature
- датчик частоты вращения коленчатого вала 93,a
- датчик положения регулятора 94,-
- датчик положения дросселя 85.-
Выходы из датчиков: газоанализатора 91, датчика температуры газогенераторного газа 92, датчик частоты вращения коленчатого вала 93, датчика положения регулятора 94 и датчик положения дросселя 95 линиями контроля 89 соединены с входами в контроллер датчиков 90 (фиг. 1 и 5).The outputs from the sensors: a
На фиг. 7 приведена подробная схема ионизатора 73 и его энергоснабжения высоковольным электрическим током.In FIG. 7 shows a detailed diagram of the
Дополнительный ионизатор 73 содержит корпус 96 из диэлектрического материала, внешний электрод 97 выполненный из металла в форме цилиндра, внутренний электрод 98, выполненный из металла в виде втулки, одетой на осевой стержень 99, также выполненный из метала, радиальную перегородку 100 из диэлектрического материала с окнами 101. На внешней поверхности внутреннего электрода 98 выполнены шипы 102.The
Первый провод высокого напряжения 103 и второй провод высокого напряжения 104 соединяют электроды 97 и 89 с источником высокого напряжения 105. Заземляющий провод 106 соединяет первый провод высокого напряжения 103 с заземлением 107.A first high voltage wire 103 and a second
К входу в источник высокого напряжения 105 присоединены низковольтные провода 108. В линии одного из низковольтных проводов 108 установлен регулируемый потенциометр 109 и регулируемый выключатель 110.
Устройство работает следующим образом (фиг. 1…7).The device operates as follows (Fig. 1 ... 7).
Загружают исходное сырье 12 (фиг. 1) через механизм загрузки 35 в главную полость 11. Воспламеняют исходное сырье 12 (система воспламенения на фиг. 1...7 не показана).The
В газогенератор 1 через патрубок подачи воздуха 54 подают предварительно ионизированный в основном ионизаторе 72 воздух. Исходное сырье 12 сгорает при недостатке воздуха и образуется генераторный газ с температурой 1200…1300°С. Процесс синтеза газогенераторного газа идет при температуре от 1000 до 1300°С. Предпочтительно поддерживать температуру около 1300°С. При более низкой температуре газогенераторный газ не образуется в достаточном объеме.Air pre-ionized in the
Газогенераторный газ поступает во внутренний кольцевой зазор 10, где на ребрах 16 (фиг. 1 и 4) закручивается и центробежные силы отбрасывают твердые частицы 81 на периферию и они по наклонным боковой стенке 80 колосниковой решетки 22 через отверстия 23 вместе с золой 24 сбрасываются в зольный отсек 25.The gas-generating gas enters the inner
Полученный газогенераторный газ сжигают в ДВС 2. При образовании газогенераторного газа в газогенераторе 1 и сжигании его в ДВС 2 образуется значительное количество окислов азота NOx. Чем выше температура процесса, тем больше содержание NOx.The resulting gas-generating gas is burned in the
Окислы азота NOx постоянно сжигаются в каталитическом дожигателе 70 (фиг.1) и в аварийном дожигателе 71 при выходе из строя ДВС 2.Nitrogen oxides NOx are constantly burned in the catalytic afterburner 70 (FIG. 1) and in the
Работа источника высокого напряжения 105 и ионизаторов.The operation of a
Дополнительный ионизатор 73 (и все другие ионизаторы) содержит корпус 96 из диэлектрического материала, внешний электрод 97 выполненный из металла в форме цилиндра, внутренний электрод 98, выполненный из металла в виде втулки, одетой на осевой стержень 99, также выполненный из метала. При работе между внешним 97 и внутренним 98 электродами возникает разряд, который вызывает получение из кислорода О2 озона О3.The additional ionizer 73 (and all other ionizers) includes a
Так как окислительные свойства озона примерно в 200 раз выше, чем у кислорода, то его применение в газогенераторе 1, ДВС 2, в аварийном дожигателе 70 и в каталитическом дожигателе 69 приводит к уменьшению выброса вредных веществ на порядок.Since the oxidizing properties of ozone are about 200 times higher than that of oxygen, its use in a
Шипы 102 (фиг. 1) способствуют более интенсивному образованию озона.Spikes 102 (FIG. 1) contribute to more intense ozone formation.
Первый провод высокого напряжения 103 и второй провод высокого напряжения 104 соединяют электроды 97 и 99 с источником высокого напряжения 105. Заземляющий провод 106 соединяет первый провод высокого напряжения 103 с заземлением 107.A first high voltage wire 103 and a second
К входу в источник высокого напряжения 105 присоединены низковольтные провода 108. В линии одного из низковольтных проводов 108 установлен регулируемый потенциометр 109 и регулируемый выключатель 110. При помощи регулируемого выключателя 110 включают озонаторы, а при помощи регулируемого потенциометра регулируют режим их работы (напряжение питания озонаторов).
На практике напряжение питания на озонаторах увеличивают до тех пор пока уменьшение эмиссии вредных веществ в системе выхлопа продуктов сгорания 48 не прекратится. Процесс контролирует газоанализатор 91 (фиг. 1).In practice, the supply voltage to the ozonizers is increased until the reduction in the emission of harmful substances in the exhaust system of the
Весь процесс управления выполняет блок управления 88 (фиг. 1).The entire control process is performed by the control unit 88 (Fig. 1).
При этом количество NOx и др. вредных веществ в выхлопных газах уменьшается в несколько раз. Контроль за работой всех систем установки осуществляют при помощи датчиков (фиг. 1 и 4):At the same time, the amount of NOx and other harmful substances in exhaust gases decreases several times. Monitoring the operation of all installation systems is carried out using sensors (Fig. 1 and 4):
газоанализатор 91.
датчик температуры газогенераторного газа 92,gas
датчик частоты вращения коленчатого вала 93,
датчик положения регулятора 94,
датчик положения дросселя 95.
Осуществляют контроль работы газогенераторной энергоустановки и в зависимости от показаний этих датчиков при помощи блока управления 88, с которого подают сигналы на привода 31, 36, 47, 52, 61 и управляемый клапан 68, вибратор 79 (фиг. 1), управляемый потенциометр 109 и управляемый выключатель 110. (фиг. 6).They control the operation of the gas generator power plant and, depending on the readings of these sensors, use the
При применении схемы с двумя и более ДВС 2 (на фиг. 1…7 такой вариант не показан), один из ДВС 2 может быть отключен для профилактики.When applying a scheme with two or more ICE 2 (in Fig. 1 ... 7 this option is not shown), one of the
В случае аварийной ситуации, например, при применении одного ДВС 2 или одновременном отказе всех ДВС 2 газогенератор 1 продолжает еще несколько часов работать и вырабатывать газогенераторный газ. Его нельзя сбрасывать в атмосферу, так как в нем содержится много окислов азота и NOx и других вредных веществ. Это может привести к ухудшению экологии окружающей среды.In the event of an emergency, for example, when using one
Чтобы этого не произошло, открывают управляемый клапан 68 и газогенераторный газ сжигают в аварийном дожигателе 69.To avoid this, open the controlled
Контроль за экологическим состоянием газогенераторной энергоустановки, как упомянуто ранее, осуществляют постоянно при помощи газоанализатора 91 и при превышении концентрации одного из вредных веществ корректируют работу ДВС 2 или меняют каталитический дожигатель 70 (фиг. 1). Применение изобретения позволило:Monitoring the ecological state of the gas generating power plant, as mentioned earlier, is carried out continuously using a
1. Значительно снизить эмиссию вредных веществ в атмосферу за счет применения активатора топлива и ионизаторов воздуха во всех воздушных системах.1. Significantly reduce the emission of harmful substances into the atmosphere through the use of a fuel activator and air ionizers in all air systems.
2. Обеспечить полную автоматизацию работы установки, содержащей газогенератор и ДВС на бытовых отходах любых ТБО за счет блока управления, контроллера датчиков и приводов.2. To provide full automation of the installation containing the gas generator and internal combustion engine on household waste of any solid waste due to the control unit, the controller of sensors and drives.
3. Повысить КПД электроустановки за счет повышения температуры сгорания генераторного газа.3. To increase the efficiency of electrical installations by increasing the combustion temperature of the generator gas.
4. Уменьшить вредное воздействие на экологию окружающей среды за счет уменьшении выброса вредных веществ в атмосферу. Это достигнуто применением каталитического и аварийного дожигателей.4. Reduce the harmful effects on the environment by reducing the emission of harmful substances into the atmosphere. This is achieved by the use of catalytic and emergency afterburners.
5. Снизить входящую в ДВС температуру газогенераторного газа для обеспечения его работы применением теплообменника и радиатора.5. To reduce the temperature of the gas-generating gas entering the internal combustion engine to ensure its operation using a heat exchanger and radiator.
6. Повысить надежность работы и снизить расходы на сервисное обслуживание ДВС за счет:6. To increase the reliability and reduce the cost of maintenance of the internal combustion engine due to:
- снижения содержания смол и негорючих примесей в генераторном газе при его очистке в три стадии: предварительной очистки, тонкой очистки и химической очистки в дожигателях,- reducing the content of resins and non-combustible impurities in the generator gas during its cleaning in three stages: pre-treatment, fine cleaning and chemical treatment in afterburners,
- дожигания вредных веществ в каталитическом дожигателе,- afterburning of harmful substances in the catalytic afterburner,
- возможности профилактического ремонта одного из нескольких ДВС,- the possibility of preventive repair of one of several internal combustion engines,
- дожигания газогенераторного газа в аварийном дожигателе, который может иметь также, как и каталитический дожигатель, катализатор для нейтрализации вредных веществ.- afterburning of the gas-generating gas in the emergency afterburner, which may also have, like the catalytic afterburner, a catalyst for neutralizing harmful substances.
Claims (19)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018127038A RU2683064C1 (en) | 2018-07-23 | 2018-07-23 | Gas generator-power plant |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018127038A RU2683064C1 (en) | 2018-07-23 | 2018-07-23 | Gas generator-power plant |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2683064C1 true RU2683064C1 (en) | 2019-03-26 |
Family
ID=65858780
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018127038A RU2683064C1 (en) | 2018-07-23 | 2018-07-23 | Gas generator-power plant |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2683064C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2732392C1 (en) * | 2019-09-20 | 2020-09-16 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) | Method for combined production of electric energy and gas fuel at thermal conversion of biomass |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2099553C1 (en) * | 1995-12-26 | 1997-12-20 | Украинский государственный морской технический университет | Method and device for generating and utilizing generator gas |
CN102168609A (en) * | 2010-11-24 | 2011-08-31 | 杜志刚 | Device for regenerating gas for generating power by taking exhaust gas from thermal power plant as plasma torch inert gas source and simultaneously burning and decomposing coal ash |
RU2433282C2 (en) * | 2010-05-07 | 2011-11-10 | Владимир Петрович Севастьянов | Method of pseudo-detonation gasification of coal suspension in combined cycle "icsgcc" |
RU2530088C1 (en) * | 2013-04-23 | 2014-10-10 | Леонид Анатольевич Ярыгин | Solid fuel gasification unit |
RU2553892C2 (en) * | 2010-02-01 | 2015-06-20 | Сее - Солусойнш, Энержия Э Мейу Амбиенте Лтда. | Method and system for supply of thermal energy and thermal energy utilising plant |
RU2627865C1 (en) * | 2016-04-06 | 2017-08-14 | Негосударственная Академия Наук И Инноваций | Production method of synthetic gas from low-calorial brown coals with high-ash and device for its implementation |
-
2018
- 2018-07-23 RU RU2018127038A patent/RU2683064C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2099553C1 (en) * | 1995-12-26 | 1997-12-20 | Украинский государственный морской технический университет | Method and device for generating and utilizing generator gas |
RU2553892C2 (en) * | 2010-02-01 | 2015-06-20 | Сее - Солусойнш, Энержия Э Мейу Амбиенте Лтда. | Method and system for supply of thermal energy and thermal energy utilising plant |
RU2433282C2 (en) * | 2010-05-07 | 2011-11-10 | Владимир Петрович Севастьянов | Method of pseudo-detonation gasification of coal suspension in combined cycle "icsgcc" |
CN102168609A (en) * | 2010-11-24 | 2011-08-31 | 杜志刚 | Device for regenerating gas for generating power by taking exhaust gas from thermal power plant as plasma torch inert gas source and simultaneously burning and decomposing coal ash |
RU2530088C1 (en) * | 2013-04-23 | 2014-10-10 | Леонид Анатольевич Ярыгин | Solid fuel gasification unit |
RU2627865C1 (en) * | 2016-04-06 | 2017-08-14 | Негосударственная Академия Наук И Инноваций | Production method of synthetic gas from low-calorial brown coals with high-ash and device for its implementation |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2732392C1 (en) * | 2019-09-20 | 2020-09-16 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) | Method for combined production of electric energy and gas fuel at thermal conversion of biomass |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2149312C1 (en) | Modification in burning and utilization of fuel gases | |
US6655137B1 (en) | Advanced combined cycle co-generation abatement system | |
RU2561793C2 (en) | Power plant with gasificator and waste processing | |
KR19990064229A (en) | Exhaust gas purification device of internal combustion engine | |
CN112050221A (en) | Waste incineration system with pyrolysis gasification | |
CN105910111A (en) | Solid waste incineration system with exhaust gas secondary combustion drying ignition device and treatment method thereof | |
RU2683064C1 (en) | Gas generator-power plant | |
RU2683065C1 (en) | Method of managing the operation mode of a gas-generator electrical installation and a gas-generator electric installation | |
RU2693342C1 (en) | Operating method of gas generator electric plant and gas generator electric plant | |
US4242076A (en) | Process of combustion | |
RU2683066C1 (en) | Method of launching gas generator electric plant and gas generator plant | |
RU2712321C1 (en) | Operating method of gas generator plant and gas generator plant | |
RU2693961C1 (en) | Gas generator electric plant | |
RU2527214C1 (en) | Method and plant for oil shale processing | |
RU2695555C1 (en) | Gas generator | |
CN104588399B (en) | A kind of device of garbage disposal cogeneration | |
RU2693343C1 (en) | Gas generator | |
CN105664690A (en) | System for performing denitration on cement decomposing furnace through coal gas generator | |
RU2686240C1 (en) | Gas generator | |
RU2692585C1 (en) | Gas generator | |
RU91409U1 (en) | INSTALLATION FOR THERMAL PROCESSING OF SOLID DOMESTIC WASTE | |
JP2005240586A (en) | Complex system of low-temperature plasma device and gas engine, and energy generating method | |
RU2313725C2 (en) | Power installation | |
CN205700087U (en) | A kind of utilize gas generator that cement decomposing furnace is carried out the device of denitration | |
RU2811237C1 (en) | High-temperature flare unit for landfill gas treatment |