RU2683065C1 - Method of managing the operation mode of a gas-generator electrical installation and a gas-generator electric installation - Google Patents
Method of managing the operation mode of a gas-generator electrical installation and a gas-generator electric installation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2683065C1 RU2683065C1 RU2018127037A RU2018127037A RU2683065C1 RU 2683065 C1 RU2683065 C1 RU 2683065C1 RU 2018127037 A RU2018127037 A RU 2018127037A RU 2018127037 A RU2018127037 A RU 2018127037A RU 2683065 C1 RU2683065 C1 RU 2683065C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- generator
- air
- internal combustion
- combustion engine
- 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
- C10J3/06—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
- 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
-
- 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
Abstract
Description
Группа изобретений относится к области энергетики, а именно к двигателям, работающим на газообразном топливе, генерируемом при сжигании твердых бытовых отходов - ТБО.The group of inventions relates to the field of energy, and in particular to engines operating on gaseous fuel generated by the burning of municipal solid 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 C10j 3/20, 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
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 и устройство для получения газогенераторного газа по пат. РФ № МПК C10J 3/32, опубл. 10.07.2009 г. A known method and device for producing gas generating gas according to US Pat. RF № IPC
Способ получения синтез-газа предусматривает загрузку перерабатываемого сырья, содержащего по крайней мере твердое сырье, в котел реактора газификации и продвижение его с последовательным проведением обращенного процесса движения воздуха и газа при температурном воздействии с формированием технологических зон: зоны сушки, зоны пирогенетического разложения, зоны первичной газификации сырья при неполном окислении его кислородом воздуха и подаче синтез-газа с термохимическим разложением сырья на инертные газовые составляющие и образованием реагента в виде атомарного углерода, зоны термического разложения смол, зоны регенерации, формируемой выпавшим на колосниковую решетку реагентом при подаче в него пара и получением на выходе из него синтез-газа и зоны охлаждения синтез-газа в газоходе котла реактора, отличающийся тем, что зону регенерации формируют на колосниковой решетке реактора в виде открытого естественного насыпного конуса из реагента, обуславливающего за пределами этой зоны формирование зоны очистки синтез-газа, обеспеченной снижением скорости его истечения из зоны регенерации в свободное пространство нижней части котла реактора до скорости витания твердых частиц, размером не более 70 мкм, при этом под крышкой реактора формируют зону скопления пара путем загрузки перерабатываемого сырья в котел реактора до контролируемого уровня и из этой зоны производят отсос пара в зону первичной газификации сырья с получением инертных газов и синтез-газа, а в зоне сушки котла реактора производят обрушение купола сырья и его разравнивание, и в зоне пирогенетического разложения сырья производят его интенсивное рыхление с обеспечением газопроницаемости и продвижения сверху вниз путем его обратного и прямого механического перемещения, а в зоне первичной газификации сырья производят механическое обрушение его сводообразования и осуществляют совместную подачу синтез-газа вместе с воздухом, и охлаждение синтез-газа производят до температуры, соответствующей началу конденсации смол, при его закрутке в газоходе вокруг оси котла реактора, причем воздух, пар и синтез-газ подают в технологические зоны реактора объемными порциями в зависимости от химического состава сырья.The method of producing synthesis gas involves loading the processed raw materials containing at least solid raw materials into the boiler of the gasification reactor and promoting it with the consecutive process of air and gas movement under temperature exposure with the formation of technological zones: a drying zone, a pyrogenetic decomposition zone, a primary zone gasification of raw materials in case of incomplete oxidation of it with atmospheric oxygen and supply of synthesis gas with thermochemical decomposition of raw materials into inert gas components and the image the formation of a reagent in the form of atomic carbon, a zone of thermal decomposition of resins, a regeneration zone formed by a reagent deposited on the grate when steam is fed into it and obtaining synthesis gas and a synthesis gas cooling zone in the gas duct of the reactor boiler, characterized in that the regeneration zone is formed on the grate of the reactor in the form of an open natural bulk cone from a reagent, which determines the formation of a synthesis gas purification zone outside this zone, which ensures a decrease in its expiration rate from the regeneration zone into the free space of the lower part of the reactor boiler to a rate of solid particles flowing no more than 70 μm in size, while under the reactor cover a zone of steam accumulation is formed by loading the processed raw materials into the reactor boiler to a controlled level and steam is sucked out of this zone into the primary gasification zone of the feedstock to produce inert gases and synthesis gas, and in the drying zone of the reactor boiler, the dome of the feedstock collapses and levels out, and in the pyrogenetic decomposition zone of the feedstock it is produced intensive loosening, ensuring gas permeability and moving from top to bottom by means of its reverse and direct mechanical movement, and in the primary gasification zone of the raw materials, their arch formation is mechanically collapsed and the synthesis gas is supplied together with air, and the synthesis gas is cooled to a temperature corresponding to the beginning condensation of resins, when it is twisted in the duct around the axis of the reactor boiler, moreover, air, steam and synthesis gas are fed into the technological zones of the reactor in bulk portions depending STI on the chemical composition of raw materials.
Недостаток: не полностью автоматизирован процесс синтеза газогенераторного газа.Disadvantage: the synthesis process of gas-generating gas is not fully automated.
Известны способ и устройство для получения синтез- газа по пат. РФ №2482164, МПК C10J 3/20, опубл. 20.05.2013 г. A known method and device for producing synthesis gas according to US Pat. RF №2482164, IPC
Реактор газификации содержит котел с крышкой, с двумя концентрично расположенными один в другом внутренними и внешними кожухами, выполненными в виде кольцевых теплообменных рубашек, газоход между ними, лопастной ворошитель сырья, усеченный конус, зону первичной газификации и регенерации газов, горелку. Реактор дополнительно снабжен системой нижнего ворошения, с лопастным ворошителем, расположенным в усеченном конусе, закрепленном в корпусе герметично, теплосъемными водяными стержнями, расположенными в газоходе, зоной синтеза метана, расположенной на входе в газоход. Сопло горелки расположено в герметичной полости между стенками конуса и его корпуса. Реактор снаружи покрыт теплоизоляционными материалами, а внутренняя поверхность зоны первичной газификации футерована термоизоляционными материаламиThe gasification reactor comprises a boiler with a lid, with two inner and outer shells concentrically arranged in one another, made in the form of ring heat-exchange jackets, a gas duct between them, a paddle agitator, a truncated cone, a zone of primary gasification and gas regeneration, a burner. The reactor is additionally equipped with a lower agitator system, with a paddle agitator located in a truncated cone, sealed in the housing, heat-removable water rods located in the duct, a methane synthesis zone located at the entrance to the duct. The nozzle of the burner is located in a sealed cavity between the walls of the cone and its body. The reactor is coated with heat-insulating materials from the outside, and the inner surface of the primary gasification zone is lined with heat-insulating materials.
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 a generator gas for powering an 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 теплообменника 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 an input to the air-fuel mixture supply system of an internal combustion engine, the crankshaft of which is connected to an electric generator,
Недостатки: относительно низкий КПД двигателя внутреннего сгорания из-за низкой калорийности генераторного газа, отсутствие автоматизации и эмиссия вредных веществ в атмосферу.Disadvantages: relatively low efficiency of the internal combustion engine due to the low calorific value of the generator gas, lack of automation and the emission of harmful substances into the atmosphere.
Задачи создания группы изобретений: обеспечение максимальной мощности на выходе электрогенератора при обеспечении предельно-допустимой концентрации вредных веществ в выхлопных газах.The tasks of creating a group of inventions: ensuring maximum power at the output of the generator while ensuring the maximum permissible concentration of harmful substances in exhaust gases.
Достигнутые технические результаты: обеспечение максимальной мощности на выходе электрогенератора при обеспечении предельно-допустимой концентрации вредных веществ в выхлопных газах.Achieved technical results: ensuring maximum power at the output of the generator while ensuring the maximum permissible concentration of harmful substances in exhaust gases.
Решение указанных задач достигнуто в способе управления режимом работы газогенераторной электроустановки, включающем загрузку исходного сырья и подачу воздуха в газогенератор, воспламенение исходного сырья и подачу газогенераторного газа по газоводу в двигатель внутреннего сгорания, к которому присоединен электрогенератор для выработки электроэнергии, сброс выхлопных газов из системы выпуска отработанных газов двигателя внутреннего сгорания после его предварительной очистки в каталитическом дожигателе, тем, что постоянно производят активацию газогенераторного газа и озонирование воздуха, подаваемого в газогенератор, после запуска газогенераторной электроустановки увеличивают расход воздуха в газогенератор, одновременно измеряя мощность, вырабатываемую электрогенератором, и при достижении максимального значения прекращают увеличение расхода воздуха в газогенератор, при этом постоянно контролируют выброс вредных веществ из системы выпуска отработанных газов и при превышении их концентрации предельно допустимых норм увеличивают степень озонирования воздуха.The solution to these problems has been achieved in a method of controlling the operation mode of a gas generator electrical installation, including loading the feedstock and supplying air to the gas generator, igniting the feedstock and supplying gas gas through a gas duct to an internal combustion engine, to which an electric generator is connected to generate electricity, discharge exhaust gases from the exhaust system the exhaust gases of an internal combustion engine after its preliminary cleaning in a catalytic afterburner, because activation of the gas generator gas and ozonation of the air supplied to the gas generator, after starting the gas generator electrical installation, increase the air flow to the gas generator, while measuring the power generated by the electric generator, and when the maximum value is reached, stop the increase in air flow to the gas generator, while constantly monitoring the emission of harmful substances from the system exhaust gas emissions and when exceeding their concentration of maximum permissible norms increase the degree of ozonation of ear.
Дополнительно производят ионизацию воздуха подаваемого в двигатель внутреннего сгорания.Additionally produce ionization of the air supplied to the internal combustion engine.
Дополнительно подают предварительно ионизированный воздух в систему выпуска отработанных газов перед каталитическим дожигателем.Additionally, pre-ionized air is supplied to the exhaust system before the catalytic afterburner.
Решение указанных задач достигнуто в газогенераторной электроустановке, содержащей газогенератор, содержащий в свою очередь, корпуса, загрузочное устройство и устройство выгрузки, систему подвода воздуха в газогенератор, систему очистки газогенераторного газа, к выходу которой присоединен вход газовода, выход которого подключен через теплообменник к форсунке в системе подачи топливовоздушной смеси двигателя внутреннего сгорания, коленчатый вал которого соединен с электрогенератором, отличающаяся тем, что на газоводе перед форсункой установлен активатор топлива, а в системе подвода воздуха установлен озонатор воздуха.The solution of these problems was achieved in a gas generating installation containing a gas generator, which in turn contains housings, a loading device and an unloading device, an air supply system for the gas generator, a gas generator cleaning system, to the outlet of which a gas inlet is connected, the outlet of which is connected through a heat exchanger to the nozzle in the air-fuel mixture supply system of an internal combustion engine, the crankshaft of which is connected to an electric generator, characterized in that on the gas duct in front of the nozzle The fuel activator is installed, and an air ozonator is installed in the air supply system.
В системе подвода воздуха в двигатель внутреннего сгорания может быть установлен дополнительный озонатор.An additional ozonizer can be installed in the air supply system to the internal combustion engine.
Система очистки газогенераторного газа может содержать систему предварительной газоочистки, выполненную в виде циклона внутри газогенератора, при этом газогенератор выполнен из трех корпусов: внешнего, среднего и внутреннего с кольцевыми зазорами между ними, при этом внешний кольцевой зазор заполнен теплоизоляционным материалом, во внутреннем кольцевом зазоре выполнен циклон предварительной газоочистки, который содержит входной кольцевой канал в нижней части и выходной коллектор с выходными отверстиями - в верхней части, сообщающими внутренний кольцевой зазор с полостью выходного коллектора, которая газоводом соединена с входом в систему подачи топливовоздушной смеси двигателя внутреннего сгорания, а на внутреннем корпусе с внешней стороны выполнены ребра, которые установленные под углом к продольной оси установки, газогенераторная установка оборудована блоком управления, к которому линией контроля присоединен контроллер датчиков, и датчиками:The gas generator gas cleaning system may include a preliminary gas purification system made in the form of a cyclone inside the gas generator, while the gas generator is made of three buildings: external, middle and internal with annular gaps between them, while the outer annular gap is filled with heat-insulating material, in the inner annular gap is made preliminary gas purification cyclone, which contains an inlet annular channel in the lower part and an outlet manifold with outlet openings in the upper part, communicating and an internal annular gap with the cavity of the outlet manifold, which is connected by a gas duct to the entrance to the air-fuel mixture supply system of the internal combustion engine, and ribs are installed on the outside of the inner casing, which are installed at an angle to the longitudinal axis of the installation, the gas generator is equipped with a control unit to which the sensor controller is connected to the control line, and the sensors:
- газоанализатор, установленный на выходе из каталитического дожигателя,- gas analyzer installed at the outlet of the catalytic afterburner,
- датчик температуры газогенераторного газа, установленный на выходе из теплообменника,- a temperature sensor for gas generating gas installed at the outlet of the heat exchanger,
- датчик 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,
- датчик положения регулятора, установленный на регуляторе,- a regulator position sensor mounted on the regulator,
- датчик положения дросселя, установленный на дросселе,- a throttle position sensor mounted on the throttle,
при этом выходы из датчиков линиями контроля соединены с входами в контроллер датчиков.while the outputs from the sensors control lines connected to the inputs of the sensor controller.
Нижний торец внутренней цилиндрической стенки расположен на расстоянии h от нижнего торца средней стенки на расстоянии, определяемом из соотношения:The lower end of the inner cylindrical wall is 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.
Двигатель внутреннего сгорания может содержать систему выхлопа продуктов сгорания, в которой установлен каталитический дожигатель.An internal combustion engine may include an exhaust system of combustion products in which a catalytic afterburner is installed.
Газогенераторная электроустановка может содержать трубопровод подачи дополнительного воздуха с вторым дополнительным ионизатором воздуха.The gas generating electrical installation may include an additional air supply pipe with a second additional air ionizer.
К газоводу может быть присоединен через управляемый клапан аварийный дожигатель.An emergency afterburner can be connected to the gas duct via a controlled valve.
Газогенераторная электроустановка может содержать второй трубопровод подачи дополнительного воздуха с третьим дополнительным ионизатором воздуха.The gas generating electrical installation may comprise a second additional air supply pipe with a third additional air ionizer.
Сущность группы изобретений поясняется на чертежах фиг. 1…7, где:The essence of the group of inventions 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:
1. газогенератор 1,1.
2. двигатель внутреннего сгорания ДВС 2,2. internal
3. электрогенератор 3,3.
4. газовод 4,4.
5. система подачи топливо-воздушной смеси 5,5. the fuel-air
6. наружный цилиндрический корпус 6,6. outer
7. средний цилиндрический корпус 7,7. middle
8. внутренний цилиндрический корпус 8,8. the inner
9. внешний кольцевой зазор 9,9. the outer
10. внутренний кольцевой зазор 10,10. the inner
11. главная полость 11,11.
12. исходное сырье 12,12.
13. реактор 13,13.
14. первый нижний торец 14,14. the first
15. центральное отверстие 15,15.
16. циклон 16,16.
17. внешняя поверхность 17,17. the
18. ребра 18,18.
19. теплоизоляция 19.19.
20. второй нижний торец 20,20. second
21. третий нижний торец 21,21. the third
22. колосниковая решетка 22,22. grate 22,
23. отверстия 23,23.
24. зола 24,24.
25. зольный отсек 25.25.
26. корпус 26,26. building 26,
27. полость 27,27. cavity 27,
28. устройство выгрузки 28,28. unloading
29. приемный бункер 29,29. receiving
30. механизм выгрузки 30,30. unloading mechanism 30,
31. первый привод 31.31.
32. основание 32.32.
33. верхний торец 33,33.
34. входное отверстие 34,34.
35. механизм загрузки 35,35.
36. второй привод 36,36.
37. внешняя поверхность 37,37. the
38. коллектор 38,38.
39. внутренняя полость 39,39.
40. отверстия 40,40.
41. картер 41,41.
42. цилиндр 42,42.
43. поршень 43,43.
44. коленчатый вал 44.44.
45. электрические провода 45,45.
46. дроссельная заслонка 46,46.
47. третий привод 47,47.
48. система выпуска отработанных газов 48.48.
49. теплообменник 49,49.
50. фильтр тонкой очистки 50,50.
51. регулятор расхода 51,51.
52. четвертый привод 52.52.
53. форсунка 53,53.
54. патрубок подачи воздуха 54,54.
55. свеча зажигания 55.55.
56. линия управления 56.56.
57. трубопровод подачи 57,57.
58. трубопровод отвода 58.58.
59. радиатор 59.59.
60. вентилятор 60,60.
61. пятый привод 61,61.
62. высоковольтный провод 62,62.
63. распределитель 63,63.
64. катушка зажигания 64,64.
65. низковольтные провода 65,65.
66. аккумулятор 66,66.
67. трубопровод сброса 67,67.
68. управляемый клапан 68,68. controlled
69. аварийный дожигатель 69,69.
70. каталитический дожигатель 70,70.
71. активатор топлива 71,71.
72. основной озонатор воздуха 72,72. the
73. дополнительный озонатор 73,73.
74. трубопровод подачи дополнительного воздуха 74,74. additional
75. второй дополнительный ионизатор воздуха 75.75. second
76. второй трубопровод подачи дополнительного воздуха 7676. second secondary
77. третий дополнительный ионизатор воздуха 77.77. third
78. шток 78,78.
79. вибратор 79,79.
80. боковая стенка 80.80.
81. твердые частицы 81,81.
82. сужающаяся часть 82,82. tapering
83. расширяющаяся часть 83,83. the expanding
84. цилиндрическая часть 84,84. the
85. кольцевой коллектор 85,85.
86. полость коллектора 86,86.
87. отверстия 87,87.
88. система подачи воздуха 88,88.
89. вентиль 89,89.
90. вентилятор 90,90.
91. регулируемый электрический привод 91,91. adjustable
92. регулятор частоты вращения 92,92.
93. насос 93,93.
94. регулируемый привод насоса 94.94.
95. регулятор привода 95,95. drive
96. нагрузка 96,96.
97. ваттметр 97,97.
98. амперметр 98,98.
99. вольтметр 99,99.
100. блок управления 100,100.
101. линия контроля 101,101.
102. контроллер датчиков 102,102.
103. газоанализатор 103,103.
104. датчик температуры газогенераторного газа 104,104. temperature
105. датчик частоты вращения коленчатого вала 105,105.
106. датчик положения регулятора 106,106. the position sensor of the
107. датчик положения дросселя 107.107.
108. корпус 108,108. building 108,
109. внешний электрод 109,109.
110. внутренний электрод 110,110.
111. осевой стержень 111,111.
112. перегородка 112,112.
113. окна 113,113.
114. шипы 114.114.thorns 114.
115. первый провод высокого напряжения 115,115. the first
116. второй провод высокого напряжения 116,116. the second
117. источник высокого напряжения 117,117.
118. заземляющий провод 118,118.
119. заземление 119.119. grounding 119.
120. низковольтные провода 120,120.
121. управляемый реостат 121,121. controlled
122. управляемый выключатель 122.122.
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 кольцевым зазорами внешним 9 и внутренним 10 между ними.The gas generator 1 (Fig. 1) contains three cylindrical bodies: outer 6, middle 7 and inner 8.
Внутри внутреннего корпуса 8 образуется главная полость 11 для процесса горения и газификации исходного сырья 12. В главной 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- OO.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, соединенным с механизмом выгрузки 30.Under the
Наружный цилиндрический корпус 6 закреплен на основании 32.The outer
На верхнем торце 33 газогенератора 1 выполнено входное отверстие 34 для загрузки исходного сырья 12. Оно содержит механизм загрузки 35 с вторым приводом 36, соединенным с механизмом загрузки 35.At the
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 5 в 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 четвертым приводом 47, соединенным с дроссельной заслонкой 46. Кроме того, ДВС 2 содержит систему выпуска отработанных газов 48.
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 четвертый привод 52. После регулятора расхода 51 установлена форсунка 53, которая, в свою очередь, установлена в системе подачи топливовоздушной смеси 5.The
К наружному цилиндрическому корпусу 6 присоединен патрубок подачи воздуха 54 (или кислорода), который через среднюю кольцевую стенку 7 и внутреннюю кольцевую стенку 8 сообщается с главной полостью 11.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 радиатора 59 установлен вентилятор 60 с пятым приводом 61 для озлаждения циркулирующей воды (антифриза).
К свече зажигания 55 подсоединен выход высоковольтного провода 62, соединенный с распределителем 63, который соединен с катушкой зажигания 64, которая соединена низковольтными проводами 65 с аккумулятором 66.To the
Колосниковая решетка 22 при помощи штока 78 соединена с вибратором 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 outlet of the
Выхлопы ДВС могут значительно навредить атмосфере. Но наиболее эффективное средство нейтрализации вредных веществ: каталитический дожигатель выхлопных газов.ICE exhausts can significantly harm 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.A catalytic afterburner is designed to convert harmful substances into less harmful ones before they exit the car’s exhaust system.
Каталитический дожигатель имеет очень простую конструкцию и огромное значение. Выбросы двигателя включают следующие вещества: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 (N 2 - air is 78% nitrogen, and most of it passes through the engine.
Углекислый газ (СО2) - один из продуктов сгорания. Углерод, содержащийся в топливе, связывается с кислородом из воздуха.Carbon dioxide (CO 2 ) is one of the products of combustion. The carbon contained in the fuel binds to oxygen from the air.
Пары воды (Н2О) - еще один продукт сгорания. Водород, содержащийся в топливе, связывается с кислородом из воздуха.Water vapor (H 2 O) 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 следующих веществ: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 the following substances:
Угарный газ (СО) - ядовитый газ без цвета и запаха.Carbon monoxide (CO) is a poisonous gas without color and odor.
Углеводороды или летучие органические соединения (ЛОС) образуются из испарений несгоревшего топлива и приводят к возникновению смога.Hydrocarbons or volatile organic compounds (VOCs) are formed from the fumes of unburned fuels and lead to smog.
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.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 1 и одним теплообменником 49.in FIG. 2 shows a diagram of a power plant with two
на фиг. 3 приведена схема энергоустановки с двумя газогенераторами 1 и двумя теплообменниками 49.in FIG. 3 shows a diagram of a power plant with two
Газогенераторная электроустановка оборудована системой подачи воздуха 88 в газогенератор 1. Система подачи воздуха 88 включает вентиль 89, вентилятор 90, регулируемый электрический привод 91, соединенный с ним. Регулируемый электрический привод 91 соединен с выходом из регулятора частоты вращения 92.The gas generating electrical installation is equipped with an
Газогенераторная электроустановка оборудована системой охлаждения газогенераторного газа в состав которой входит теплообменник 49, радиатор 59 и трубопроводы подачи 57 и отвода 58, предназначенные для циркуляции воды (антифриза).The gas generating electrical installation is equipped with a gas-generating gas cooling system, which includes a
В трубопроводе 58 установлен насос 93. К насосу 93 присоединен регулируемый привод насоса 94. К входу в регулируемый привод насоса 94 присоединен при помощи электрических проводов 45 выход из регулятора привода 95.A
Генераторная электроустановка подкючена к нагрузке 96. На входе в нагрузку 96 установлены ваттметр 97, амперметр 98 и вольтметр 99 для контроля вырабатываемой мощности.The generator installation is connected to load 96. At the input to load 96, a
На фиг. 4 приведена схема управления энергоустановки, которая содержит блок управления 100, к которому линией контроля 101 присоединен контроллер датчиков 102, к которому линиями контроля 101 присоединены все датчики:In FIG. 4 shows the control circuit of a power plant, which contains a
- газоанализатор 103, установленный на выходе из каталитического дожигателя 70,a
- датчик температуры газогенераторного газа 104, установленный на выходе из теплообменника 50,- temperature
- датчик частоты вращения коленчатого вала 105, установленный на коленчатом вале 44 ДВС 2 для контроля работы ДВС 2 при запуске, останове и на основном режиме,- a
- датчик положения регулятора 106, установленный на регуляторе расхода 51,- a position sensor of the
- датчик положения дросселя 107, установленный на дросселе заслонки 46.- a
На фиг. 5 приведена более детально конструкция циклона 16, для предварительной очистки газогенераторного газа 1 и реатора 13.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)Н0,h = (0.05 ... 0.10) H 0 ,
где h - осевой зазор,where 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 100, к которому линией контроля 101 присоединен выход из контроллера датчиков 102. Газогенераторная электроустановка содержит датчики:The
- газоанализатор 103, установленный на выходе из каталитического дожигателя 70,a
- датчик температуры газогенераторного газа 104, установленный на выходе из теплообменника 49,- temperature
- датчик частоты вращения коленчатого вала 105,- a
- датчик положения регулятора 106,-
- датчик положения дросселя 107.-
Выходы из датчиков: газоанализатора 103, датчика температуры газогенераторного газа 104, датчик частоты вращения коленчатого вала 105, датчика положения регулятора 106 и датчик положения дросселя 107 линиями контроля 101 соединены с входами в контроллер датчиков 102 (фиг. 1 и 5).The outputs of the sensors: a
На фиг. 7 приведена подробная схема ионизатора 73 и его энергоснабжения высоковольным электрическим током, (конструкция других ионизаторов - аналогичная.In FIG. 7 shows a detailed diagram of the
Дополнительный ионизатор 73 содержит корпус 108 из диэлектрического материала, внешний электрод 109, выполненный из металла в форме цилиндра, внутренний электрод 110, выполненный из металла в виде втулки, одетой на осевой стержень 111, также выполненный из метала, радиальную перегородку 112 из диэлектрического материала с окнами 113 для прохода воздуха. На внешней поверхности внутреннего электрода 110 выполнены шипы 114 для интенсификации генерирования озона.The
Первый провод высокого напряжения 115 и второй провод высокого напряжения 116 соединяют электроды 109 и 110 с источником высокого напряжения 117. Заземляющий провод 119 соединяет первый провод высокого напряжения 105 с заземлением 119.A first
К входу в источник высокого напряжения 117 присоединены низковольтные провода 120. В линии одного из низковольтных проводов 120 установлен регулируемый потенциометр 121 и регулируемый выключатель 122.
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 подают воздух через систему подачи воздуха 88 от вентилятора 90, через открытый вентиль 89 и через патрубок подачи воздуха 54.Air is supplied to
Воздух предварительно озонируют в основном ионизаторе воздуха 72. 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 is pre-ozonated 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
Управление режимом горения в газогенераторе с целью получения максимальной мощности на выходе из электрогенератора 3 осуществляют следующим образом:Management of the combustion mode in the gas generator in order to obtain maximum power at the outlet of the
По команде с блока управления 100 на регулятор частоты вращения последний подает сигнал на увеличение частоты вращения регулятора частоты вращения 92. т.е. производительности компрессора 90.On command from the
Количество вырабатываемого газогенераторного газа естественно увеличивается и пропорционально увеличивается вырабатываемая газогенераторной электроустановкой мощность, что регистрирует ваттметр 97.The amount of gas generated by the gas naturally increases and the power generated by the gas generator is proportionally increased, which is recorded by the
Однако при очень большом расходе воздуха полнота сгорания исзодного сырья 12 в газогенераторе 1 чрезмерно увеличивается, а как известно газогенераторный газ (синтез-газ) образуется при недостатке воздуха. Калорияность газогенераторного газа уменьшается и регистрируемая ваттметром 97 мощность уменьшается. Процесс увеличения расхода воздуха прекращают.However, with a very large air flow rate, the completeness of combustion of the
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 и других вредных примесей. Чем выше температура процесса процесса, тем больше содержание NOx.The resulting gas-generating gas is burned in
Окислы азота NOx постоянно сжигаются в каталитическом дожигателе 70 (фиг. 1) и при необходимости - в аварийном дожигателе 71, например при выходе из строя ДВС 2.Oxides of nitrogen NOx are constantly burned in the catalytic afterburner 70 (Fig. 1) and, if necessary, in the
При всех изменениях режима работы газогенератора 1 и ДВС 2 постоянно контролируют выброс вредных веществ при помощи газоанализатора 103 и принимают меры используя воздействие на источник высокого напряжения 105 (или источники высокого напряжения 105).With all changes in the operating mode of the
Работа источника высокого напряжения 105 и ионизаторов.The operation of a
Дополнительный ионизатор 73 (и все другие ионизаторы) как упомянуто ранее, внешний электрод 97, выполненный из металла в форме цилиндра и 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 озонирование, т.е. получение из кислорода О2 озона О3.An additional ionizer 73 (and all other ionizers) as mentioned earlier, an
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 значительному (на порядок) уменьшению выброса вредных веществ.Since the oxidizing properties of ozone are about 200 times higher than that of oxygen, its use in
Шипы 102 на внутреннем электроде 98 (фиг. 1) способствуют более интенсивному образованию озона.The
Первый провод высокого напряжения 103 и второй провод высокого напряжения 104 соединяют электроды 97 и 98 с источником высокого напряжения 105. Заземляющий провод 106 соединяет первый провод высокого напряжения 103 с заземлением 107.A first
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 блок управления, используя показания газоанализатора 91 (фиг. 1). Весь процесс управления выполняет блок управления 100 (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
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 100, 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. 7).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 и его отказе, 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 – N0x 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).Monitoring the ecological state of the gas generating power plant, as mentioned earlier, is carried out continuously using a
Применение группы изобретений позволило:The use of a group of inventions allowed:
1. Получить максимальную мощность на выходе электрогенератора при обеспечении предельно-допустимой концентрации вредных веществ в выхлопных газах.1. Get the maximum power at the output of the generator while ensuring the maximum permissible concentration of harmful substances in the exhaust gases.
2. Значительно снизить эмиссию вредных веществ в атмосферу за счет применения активатора топлива и ионизаторов воздуха на входе в газогенератор и ДВС и в воздушных системах, применяемых для улучшения работы каталитического и аварийного дожигателей.2. Significantly reduce the emission of harmful substances into the atmosphere through the use of a fuel activator and air ionizers at the inlet of the gas generator and internal combustion engines and in air systems used to improve the operation of catalytic and emergency afterburners.
3. Обеспечить полную автоматизацию работы установки, содержащей газогенератор и ДВС на бытовых отходах любых ТБО за счет блока управления, контроллера датчиков, датчиков наиболее важных параметров и приводов на загрузке, выгрузке и системах управления режимом работы газогенератора и ДВС.3. To ensure full automation of the operation of the installation containing the gas generator and internal combustion engine on household waste of any solid waste due to the control unit, sensor controller, sensors of the most important parameters and drives for loading, unloading and control systems for the operation of the gas generator and internal combustion engine.
4. Повысить КПД электроустановки за счет повышения температуры сгорания генераторного газа и уменьшения отдачи тепла в атмосферу.4. To increase the efficiency of electrical installations by increasing the temperature of combustion of the generator gas and reducing heat transfer to the atmosphere.
5. Уменьшить вредное воздействие на экологию окружающей среды за счет уменьшения выброса вредных веществ в атмосферу. Это достигнуто применением каталитического и аварийного дожигателей.5. To 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 (31)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018127037A RU2683065C1 (en) | 2018-07-23 | 2018-07-23 | Method of managing the operation mode of a gas-generator electrical installation and a gas-generator electric installation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018127037A RU2683065C1 (en) | 2018-07-23 | 2018-07-23 | Method of managing the operation mode of a gas-generator electrical installation and a gas-generator electric installation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2683065C1 true RU2683065C1 (en) | 2019-03-26 |
Family
ID=65858815
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018127037A RU2683065C1 (en) | 2018-07-23 | 2018-07-23 | Method of managing the operation mode of a gas-generator electrical installation and a gas-generator electric installation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2683065C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115318207A (en) * | 2022-08-04 | 2022-11-11 | 江西省佳晨实业有限公司 | Loading attachment is used in polycarbonate production |
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 RU2018127037A patent/RU2683065C1/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 (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115318207A (en) * | 2022-08-04 | 2022-11-11 | 江西省佳晨实业有限公司 | Loading attachment is used in polycarbonate production |
CN115318207B (en) * | 2022-08-04 | 2024-01-30 | 江西省佳晨实业有限公司 | Loading attachment is used in polycarbonate production |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2149312C1 (en) | Modification in burning and utilization of fuel gases | |
US20100206248A1 (en) | System for generating brown gas and uses thereof | |
CN109351140B (en) | Thermal plasma waste gas treatment device and application | |
RU2683065C1 (en) | Method of managing the operation mode of a gas-generator electrical installation and a gas-generator electric installation | |
RU2683064C1 (en) | Gas generator-power plant | |
JPH0368292B2 (en) | ||
RU2693342C1 (en) | Operating method of gas generator electric plant and gas generator electric plant | |
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 | |
RU2527214C1 (en) | Method and plant for oil shale processing | |
RU2693961C1 (en) | Gas generator electric plant | |
CN104588399B (en) | A kind of device of garbage disposal cogeneration | |
RU2695555C1 (en) | Gas generator | |
RU2693343C1 (en) | Gas generator | |
RU91409U1 (en) | INSTALLATION FOR THERMAL PROCESSING OF SOLID DOMESTIC WASTE | |
RU2686240C1 (en) | Gas generator | |
RU2692585C1 (en) | Gas generator | |
KR20160006908A (en) | steam generating system having ultra high temperature sludge drying apparatus | |
RU2313725C2 (en) | Power installation | |
RU140809U1 (en) | WATER BOILER | |
EP3568636B1 (en) | Post-combustion device and method | |
WO2012167185A2 (en) | Pyrolysis-based apparatus and methods | |
JP6574183B2 (en) | Process of combustion in a heat engine of solid, liquid or gaseous hydrocarbon (HC) raw materials, heat engine and system for producing energy from hydrocarbon (HC) material | |
CN110006036A (en) | The well-mixed dust explosion boiler of chemically correct fuel is pressed under low-temp low-pressure | |
RU2174611C1 (en) | Power unit |