RU2686240C1 - Gas generator - Google Patents
Gas generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2686240C1 RU2686240C1 RU2018128891A RU2018128891A RU2686240C1 RU 2686240 C1 RU2686240 C1 RU 2686240C1 RU 2018128891 A RU2018128891 A RU 2018128891A RU 2018128891 A RU2018128891 A RU 2018128891A RU 2686240 C1 RU2686240 C1 RU 2686240C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- reactor
- gas generator
- annular
- cavity
- Prior art date
Links
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
-
- 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
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 operating on gaseous fuel generated during the combustion of 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.Production and consumption waste is one of 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 provide huge savings in fossil fuels and provide residential and industrial enterprises with heat and electricity. In this regard, the creation of new enterprises for the disposal and recycling of waste is among the urgent state tasks.
Как известно, углеводородное топливо постоянно дорожает. Кроме того, его природные ресурсы исчерпаемы и могут закончиться через 40…50 лет.As is known, hydrocarbon fuels are constantly becoming more expensive. In addition, its natural resources are exhaustible and can 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 Regulations No. 609 “On Requirements for Emissions by Automotive Vehicles Launched in the Territory of the Russian Federation of Harmful (Polluting) Substances”, 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 both to vehicles produced in domestic factories and to all vehicles imported into the country from abroad: new and used; both for personal use 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.At present, 5 waste incineration plants are being operated in Russia, the volume of disposal and disposal of solid waste at which is negligible and does not exceed 3% of the total waste (for comparison, there are more than 50 such plants in Germany alone). In this regard, the construction of waste incineration plants with the use of modern technologies that provide for the combination of the fullest use of the energy potential of solid waste with the environmental safety of the process is extremely relevant.
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 incineration of MSW 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 organic fuel, nitrogen oxides make the main contribution to the total toxicity 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 diversity of toxic components contained in them, they can be neutralized only when exposed to a set of technological measures, as well as chemical and physico-chemical cleaning methods. Therefore, there is a need to equip waste incineration plants with multi-stage gas cleaning systems that ensure the reduction of the content of various pollutants in the 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 MSW is the variable composition of the fuel, resulting in a continuous change in the parameters of combustion. This, in turn, causes significant fluctuations in the concentrations of toxic components in the flue gases and, as a result, insufficiently reliable operation of the cleaning 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.Constant tightening of the requirements for gas emissions from thermal power plants, which include 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 to develop and apply technologies that provide high efficiency and stable flue gas purification rates generated during the 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 task of the invention: the development of a fully automated device for burning garbage and complex cleaning of flue gases generated during the combustion of gas generating gas in an internal combustion engine. Exclusion of the emission of gas-generating gas produced during the incineration of solid household waste into the atmosphere during emergency and off-design conditions.
Наиболее затруднительна очистка от оксидов азота. Очистка от твердых частиц относительно просто решается в циклонах и других промышленных очистителях.The most difficult to clean from nitrogen oxides. Particle removal is relatively easy to solve 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 when burning MSW in a gas generator and when burning in cylinders of internal combustion engines, is its afterburning in a catalytic afterburner. This will reduce the emission of nitrogen oxides NOx 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.Known "Gas generator" according to patent RU №2303050 from 06/29/2006, publ. 20.07.2007, IPC C10J 3/20, F23B 99/00, which contains a combustion chamber with a drying zone and pyrogenic decomposition, with tar combustion zones, regeneration and purification of generator gas, water boiler gas ducts, a steam generation chamber, a heating and air supply chamber, at the same time, the gas generator is additionally equipped with a chimney separator, a gas stabilizer cooler and a generator gas preheating 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 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 "A method for producing synthesis gas and a gasification reactor for its implementation" dated 04.08.2008, publ. July 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 one inside the other, made in the form of annular heat-exchanging jackets, with a flue between them, with a bladed agitator of the raw material and a truncated cone, primary gasification and gas regeneration zones, a burner, a grate for tuyere steam supply to the regeneration zone, a lid and a reversing drive installed on it and a suction pipe with a pipe leveler, with a paddle tedder of the raw material and with tuyeres installed at the free end of the pipe to supply water vapor from the zone of accumulation of steam to the zone of primary gasification of the raw material.
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 production of gas with a calorific value not higher than 1560 kcal, since the burning of the overly produced synthesis gas in the primary gasification combustion zone also contributes to a decrease in gas caloric content, 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 the combustion temperature of 1500 ° C in order to raise to the maximum possible synthesis temperature in the regeneration zone, at the same time, this temperature contributes to the beginning of the formation of NOx in the synthesized gas, and when applying the resulting gas in gas piston power plants or in burners of heating systems, where the combustion temperature exceeds 1,500 ° C, produces additional NOx, 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.Installations for the implementation of this method are indicated in the indicated source, which contain a reaction chamber filled with carbon-containing fuel and equipped with inlet devices for supplying heat, air, and water vapor, and a gas cleaning device connected with the engine power supply system at the outlet.
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 method is known for producing generator gas for powering the internal combustion engine and an installation for its implementation according to A st. USSR №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 engine exhaust gases to the reaction chamber loaded with carbon-containing fuel and discharging the generator gas previously purified from impurities into the engine. In the process of interaction of the component in the reaction chamber create a vacuum, and the flow of the generator gas into the engine 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 generator set includes an engine, the gas outlet line of which is connected through calibrated holes to the inlet of a 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 cleaner-cooler, a vacuum pump and an intermediate tank with a supply valve are installed on the engine supply line in series along the generator gas.
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, the complete utilization of engine exhaust gases is not provided: only a small part of them is used in the process of gasification of fuel, the rest is emitted into the atmosphere. The lack of complete utilization of waste gases leads to a decrease in the efficiency of the method for producing the generating gas and the 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 unit with an internal combustion engine according to the patent of the Russian Federation for the invention №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 contains a gas generator in which the gas outlet line is connected through a filter and a gas generating gas heat exchanger with a coolant circuit, the output from the heat exchanger is connected to the entrance to the air-fuel mixture of the 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.The disadvantages are the relatively low efficiency of the internal combustion engine due to the low caloric value of the generator gas, the lack of automation and the emission of harmful substances into the atmosphere.
Задача создания изобретения повышение степени очистки газогенераторного газа.The task of the invention is to increase the degree of purification of gas generator gas.
Достигнутый технический результат: повышение степени очистки газогенераторного газа.Achieved technical result: increasing the degree of purification of gas-generating gas.
Решение указанной задачи достигнуто в газогенераторе, содержащем корпуса, загрузочное устройство, основную полость, в которой установлен реактор, зольный отсек под реактором с колосниковой решеткой и устройство выгрузки, систему подвода воздуха в газогенератор, газовод. систему очистки газогенераторного газа, выход из которой подключен через теплообменник к потребителю газогенераторного газа, 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 газоводом, реактор выполняет функцию закручивающего поток устройства, а к газоводу присоединен трубой сброса через управляемый клапан аварийный дожигатель.The solution of this problem is achieved in the gas generator, which contains the housing, the loading device, the main cavity in which the reactor is installed, the ash compartment under the grate reactor and the unloading device, the system for supplying air to the gas generator, the gas guide. the gas generating gas purification system, the outlet of which is connected through the heat exchanger to the gas generating gas consumer, while the gas generator is made of three buildings: external, medium and internal with annular gaps between them, while the external annular gap is filled with insulating material, a cyclone is made in the internal annular gap pre-gas cleaning, which contains an inlet annular channel in the lower part and an exhaust manifold with outlet openings in the upper part, which communicate the inner ring Eve clearance with the cavity of the output manifold which connected to gazovodom gazovodom reactor performs the function of the swirl flow of the device and connected to gazovodu discharge pipe via a controllable valve emergency afterburner.
Реактор может быть выполнен в виде сопла Лаваля с сужающийся и расширяющейся частями и цилиндрической частью между ними, корпус реактора выполнен из двух оболочек:The reactor can be made in the form of a Laval nozzle with a tapering and expanding parts and a cylindrical part in between, the reactor vessel is made of two shells:
внешней и внутренней с зазором между ними, на внешней оболочке выполнен кольцевой коллектор, полость которого радиальными отверстиями сообщается со средней кольцевой полостью, выполненной концентрично ей, и сообщающейся тангенциальными отверстиями с внутренней полостью реактора.external and internal with a gap between them; an annular collector is made on the outer shell, the cavity of which by radial holes communicates with the middle annular cavity made concentric with it and the tangential holes communicating with the internal cavity of the reactor.
В реакторе может быть применена, по меньшей мере, одна завеса охлаждения внутренней стенки.At least one curtain for cooling the inner wall can be used in the reactor.
Завеса может быть выполнена на расширяющейся части реактора. Завеса может быть выполнена на сужающейся части реактора. Завеса может быть выполнена на расширяющейся и сужающейся частях реактора.The veil can be made on the expanding part of the reactor. The veil can be made on the narrowing part of the reactor. The veil can be made on the expanding and tapering parts of the reactor.
Нижний торец внутреннего цилиндрического корпуса может быть расположен на расстоянии h от верхнего торца колосниковой решетки на расстоянии, определяемом из соотношения:The lower end of the inner cylindrical body can be located at a distance h from the upper end of the grate at a distance determined from the relationship:
h=(0,01…0,03)Н0,h = (0.01 ... 0.03) H 0 ,
где h - осевой зазор,where h is the axial clearance,
Н0 - внутренняя высота среднего корпуса.H 0 - the internal height of the middle case.
Газогенератор может быть оборудован блоком управления, к которому линией контроля присоединен контроллер датчиков, и датчиками:The gas generator can be 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,- gas analyzer installed at the outlet of the catalytic afterburner,
- датчиком температуры газогенераторного газа, установленным на выходе из теплообменника,- gas generator gas temperature sensor installed at the exit of the heat exchanger,
при этом выходы из датчиков линиями контроля соединены с входами в контроллер датчиков.however, the outputs from the sensors by the control lines are connected to the inputs to the sensor controller.
Колосниковая решетка может быть выполнена кольцевой формы с боковой стенкой в форме усеченного конуса.The grate can be an annular shape with a frustoconical side wall.
Сущность изобретения поясняется на чертежах фиг. 1…14, где:The invention is illustrated in the drawings of FIG. 1 ... 14, where:
на фиг. 1 приведена основная схема газогенератора,in fig. 1 shows the main scheme of the gas generator,
на фиг. 2 приведена схема с двумя газогенераторами и одним теплообменником,in fig. 2 shows a diagram with two gas generators and one heat exchanger,
на фиг. 3 приведена схема с двумя газогенераторами и двумя теплообменниками,in fig. 3 shows a diagram with two gas generators and two heat exchangers,
на фиг. 4 приведена схема управления газогенератора,in fig. 4 shows a gas generator control circuit,
на фиг. 5 приведена схема циклона встроенного в газогенератор,in fig. 5 is a diagram of a cyclone embedded in a gas generator,
на фиг. 6 приведен чертеж колосниковой решетки,in fig. 6 is a drawing of the grate,
на фиг. 7 приведен вид А колосниковой решетки на фиг. 6,in fig. 7 shows view A of the grate in FIG. 6,
на фиг. 8 приведен чертеж реактора,in fig. 8 is a drawing of the reactor,
на фиг. 9 приведен разрез А - А цилиндрической части реактора на фиг. 8.in fig. 9 shows a section A - A of the cylindrical part of the reactor in FIG. eight.
на фиг. 10 приведен разрез В -В на фиг. 8.in fig. 10 shows section B-B in FIG. eight.
на фиг. 11 приведен вид С на фиг. 8,in fig. 11 is a view of C in FIG. eight,
на фиг. 12 приведен вид Е на фиг. 11,in fig. 12 is a view of E in FIG. eleven,
на фиг. 13 приведен вид В на фиг. 8,in fig. 13 is a view B of FIG. eight,
- на фиг. 14 приведен вид F на фиг. Е.- in fig. 14 is a view of F in FIG. E.
Обозначения, принятые в описании:Designations adopted in the description:
наружный цилиндрический корпуса 1,outer
средний цилиндрический корпус 2,middle
внутренний цилиндрический корпус 3,inner
внешний кольцевой зазор 4.outer
внутренний кольцевой зазор 5,internal
теплоизоляция 6,
главная полость 7,
исходное сырье 8,
реактор 9,
сужающаяся часть 10,tapering
цилиндрическая часть 11,
расширяющаяся часть 12,the expanding
кольцевой коллектор 13,
внутренняя полость 14,
радиальные отверстия 15,
средняя кольцевая полость 16.middle
тангенциальные отверстия 17,
внутренняя полость 18,
внешняя оболочка 19,
внутренняя оболочка 20,
зазор 21,
ребра 22,
завеса охлаждения 23,cooling curtain 23,
тангенциальные отверстия 24,tangential holes 24,
верхний торец 25,
верхняя кольцевая полость 26,upper
нижнего торца 27
нижняя кольцевая полость 28,the lower
осевые отверстия 29,
нижние отверстии 30,bottom holes 30,
патрубок подвода воздуха 31,
верхний торец 32, входное отверстие 33,the
механизм загрузки 34
первый привод 35,
коллектор 36,
внутренняя полость 37,
втулка 38,
газовод 39,
первый нижний торец 40,first
центральное отверстие 41,
второй нижний торец 42,the second
колосниковая решетка 43,
отверстия 44,
зола 45,
зольный отсек 46,
корпус 47,building 47,
полость 48,
устройство выгрузки золы 49,
приемный бункер 50,receiving hopper 50,
механизм выгрузки 51,
второй привод 52,second drive 52,
боковая стенка 43,
твердые частицы 54,
верхний торец 55,
труба сброса 56,
управляемый клапан 57,controlled
аварийный каталитический дожигатель 58,emergency
теплообменник 59,
фильтр тонкой очистки 50,fine filter 50,
управляемый клапан 61,controlled
потребитель газа 62,
трубопровод подвода 63,
насос 64,
трубопровод отвода 65,
радиатор 66.
вентилятор 67,
третий привод 68,
линия управления 69,
блок управления 70,
линия контроля 71,
контроллер датчиков 72,
газоанализатор 73,
датчик температуры газогенераторного газа 74.gas
Газогенератор (фиг. 1…14) содержит три цилиндрических корпуса: наружный 1, средний 2 и внутренний 3. Цилиндрические корпуса 1…3, установленные концентрично друг другу с кольцевым зазорами внешним 4 и внутренним 5 между ними. Внешний кольцевой зазор 4 заполнен теплоизоляцией 6.The gas generator (Fig. 1 ... 14) contains three cylindrical body: outer 1, middle 2 and inner 3.
Внутри внутреннего корпуса 3 образуется главная полость 7 для процесса горения и газификации исходного сырья 8. В главной полости 7 установлен реактор 9, в котором начинаются процессы горения и газификации исходного сырья 8.Inside the
Реактор 9 выполнен в форме сопла Лаваля и состоит из сужающейся (сверху вниз) части 10, цилиндрической части 11 и расширяющейся части 12. Концентрично цилиндрической части 11 реактора 9 выполнен кольцевой коллектор 13, внутренняя полость 14 которого радиальными отверстиями 15 сообщается со средней кольцевой полостью 16, The
которая, в свою очередь, тангенциальными отверстиями 17 сообщается внутренней полостью 18 реактора 9.which, in turn,
Реактор 9 выполнен (фиг. 9) из двух оболочек: внешней 19 и внутренней 20 с зазором 21 между ними.. В зазоре 21 выполнены ребра 22. Внутренняя оболочка 20 может иметь по меньше мере одну завесу охлаждения 23 в виде тангенциальных отверстий 24.The
Кроме средней кольцевой полости 16, в реакторе 9 выполнены в районе верхнего торца 25 верхняя кольцевая полость 26 и в районе нижнего торца 27 - нижняя кольцевая полость 28. В верхнем торце 25 выполнены осевые отверстия 29, а в нижнем торце 27 - нижние отверстии 30. Нижние отверстия 30 выполнены под углом к оси реактора 9 OO. (фиг. 9).In addition to the middle
К кольцевому коллектору 13 присоединен патрубок подвода воздуха 31.To the
На верхнем торце 32 газогенератора выполнено входное отверстие 33 для загрузки исходного сырья 8 в главную полость 7. Газогенератор содержит механизм загрузки 34 с первым приводом 35.At the
В верхней части наружного цилиндрического корпуса 1 на его внешней поверхности выполнен коллектор 36, внутренняя полость 37 которого втулками 38 для выхода горячего генераторного газа сообщается с одной стороны - с внутренним кольцевым зазором 5, а с другой - соединен с газоводом 39.In the upper part of the outer
Внутренний корпус 3 не имеет нижнего днища, а вместо него в первом нижнем торце 40 выполнено центральное отверстие 41, которое сообщает главную полость 7 и внутренний кольцевой зазор 5.The
На втором нижнем торце 42 среднего корпуса 2 установлена колосниковая решетка 43, в которой выполнены отверстия 44 для выхода золы 45 в зольный отсек 46. Зольный отсек 46 выполнен под колосниковой решеткой 43 и содержит корпус 47 и полость 48.At the second
Под зольным отсеком 46 выполнено устройство выгрузки золы 49 в приемный бункер 50 с механизмом выгрузки 51, имеющим второй привод 52.Under the
Колосниковая решетка 43 имеет боковую стенку 53 в форме усеченного конуса для сбора твердых частиц 54 (фиг. 1, и 5). Зола 45 собирается в зольном отсеке 46.The
Во внутреннем кольцевом зазоре 5 образован циклон предназначенный для предварительной очистки газогенераторного газа.In the inner
Роль закручивающее поток устройства выполняет реактор 9.The role of the swirling flow device performs the
Средний и внутренний цилиндрические корпуса 2 и 3, внутренний кольцевой зазор 5 и реактор 9, выполняющий роль закручивающее поток устройство, выполняют функцию системы предварительной очистки газогенераторного газа в виде циклона, выполненного внутри газогенератора.The middle and inner
Первый нижний торец 40 внутреннего цилиндрического корпуса 3 расположен на расстоянии Н от верхнего торца 55 колосниковой решетки 43:The first
h=(0,01…0,03)Н0,h = (0.01 ... 0.03) H 0 ,
где h - осевой зазор,where h is the axial clearance,
Н0 - внутренняя высота среднего корпуса 2.H 0 - the internal height of the
Выхлопы газогенератора могут навредить атмосфере. Однако известно из других отраслей техники наиболее эффективное средство нейтрализации вредных веществ: каталитический дожигатель выхлопных газов.Gas generator exhausts can damage the atmosphere. However, it is known from other branches of engineering the most effective means of neutralizing harmful substances: catalytic afterburner of exhaust gases.
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: Газообразный азот (N2) - воздух на 78% состоит из азота, и большая его часть проходит через двигатель.Catalytic afterburner is designed to convert harmful substances into less harmful ones before they exit the vehicle's exhaust system. Catalytic afterburner has a very simple design and is of great importance. Engine emissions include the following substances: Nitrogen gas (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 is bound 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 is bound 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 takes place in non-ideal conditions, the engine also produces a small amount of harmful emissions. A catalytic afterburner is designed to neutralize them: Carbon monoxide (CO) is a poisonous gas with no color or odor. Hydrocarbons or volatile organic compounds (VOCs) are formed from the fumes of unburned fuel and cause smog. Nitrogen oxides (NO and NO2, or their generic term NOx) lead to the formation of smog and acid rain, which can adversely affect mucous membranes.
Каталитический дожигатель имеет простую конструкцию: он содержит наполненные в корпусе керамику и катализатор: тонкий слой платины.The catalytic afterburner has a simple construction: it contains ceramics filled in the housing and a catalyst: a thin layer of platinum.
К газоводу 39 присоединена труба сброса 55, содержащая управляемый клапан 56 и аварийный дожигатель 57. Может быть применен каталитический дожигатель.Attached to
К газоводу 39 присоединены последовательно теплообменник 59, фильтр тонкой очистки 60, управляемый клапан 61 и потребитель газа 62.A
К теплообменнику 59 трубопроводами подвода 63 с насосом 64 и трубопроводом отвода 65 присоединен радиатор 66. Против радиатора 66 установлен вентилятор 67 с третьим приводом 68.A
К первому приводу 35, второму приводу 51, управляемым клапанам 57 и 61 присоединены линии управления 69.To the
На фиг. 2 приведена схема энергоустановки с двумя газогенераторами и одним теплообменником,FIG. 2 shows a power plant with two gas generators and one heat exchanger,
На фиг. 3 приведена схема энергоустановки с двумя газогенераторами и двумя теплообменниками,FIG. 3 is 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 70, к которому линией контроля 71 присоединен контроллер датчиков 72, к которому линиями контроля 71 присоединены все датчики:FIG. 4 shows a control circuit of a power plant, which contains a
- газоанализатор 73, установленный на выходе из аварийного дожигателя 58,-
- датчик температуры газогенераторного газа 74, установленный на выходе из теплообменника 59.- gas
На фиг. 5 приведена более детально конструкция циклона, для предварительной очистки газогенераторного газа.FIG. 5 shows in more detail the design of the cyclone, for the preliminary purification of gas-generating gas.
Приведено обоснование оптимальности осевого зазора h.The rationale for the optimality of the axial clearance h.
Второй нижний торец 42 внутреннего цилиндрического корпуса 3 расположен на расстоянии h от верхнего торца 55 колосниковой решетки 43 газогенератора 9.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 2.H 0 - the internal height of the middle
При Н0 меньше 0,05 Н0 затрудняется сброс золы и шлака, а при h больше 0.1 Н0 необоснованно увеличивается осевой габарит газогенератора, т.к. все основные процессы синтеза газа и его очистки идут выше первого нижнего торца и центрального отверстия в главной полости 7.When H 0 is less than 0.05 H 0, the discharge of ash and slag becomes difficult, and when h is greater than 0.1 H 0 , the axial size of the gas generator increases unreasonably, because All the main processes of gas synthesis and cleaning go above the first lower end and the central hole in the
Колосниковая решетка 43 (фиг. 6 и 7) содержит боковую стенку 53, выполненную в виде усеченного конуса на которой собираются твердые частицы 42.The grate 43 (Fig. 6 and 7) contains a
Устройство работает следующим образом (фиг. 1…9).The device works as follows (Fig. 1 ... 9).
Загружают исходное сырье 8 (фиг. 1) через механизм загрузки 20 в главную полость 7. Воспламеняют исходное сырье 8 (система воспламенения на фиг. 1…7 не показана).The
В газогенератор 1 через патрубок подвода воздуха 17 подают Исходное сырье 8 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. In the
Предпочтительно поддерживать температуру около 1300°С. При более низкой температуре газогенераторный газ не образуется в достаточном объеме.It is preferable to maintain the temperature around 1300 ° C. At a lower temperature, the gas generating gas is not formed in sufficient volume.
Газогенераторный газ поступает во внутренний кольцевой зазор 5, предварительно закручивается в реакторе 9 вдоль оси газогенератора OO (фиг. 1 и 9). Центробежные силы отбрасывают твердые частицы 54 на периферию, и они по наклонной боковой стенке 53 колосниковой решетки 43 через отверстия 44 вместе с золой 45 сбрасываются в зольный отсек. Полученный газогенераторный газ сжигают в потребителе газа.The gas-generating gas flows into the inner
Процесс сжигания ТО полностью автоматизирован. Контроль за работой всех систем установки осуществляют при помощи датчиков (фиг. 1 и 4):The process of burning MOT is fully automated. Monitoring the operation of all installation systems is carried out using sensors (Fig. 1 and 4):
- газоанализатора 73,-
- датчика температуры газогенераторного газа 74.- gas
Осуществляют контроль работы газогенератора и в зависимости от показаний этих датчиков и при помощи блока управления 69 подают сигналы на привода 35, 52 и управляемые клапаны 56 и 60.They control the operation of the gas generator and, depending on the readings of these sensors, and using the
При применении схемы с двумя и потребителями газа (на фиг. 1…9 такой вариант не показан), один из потребитель газа может быть отключен для профилактики, при этом работа газогенератора продолжается.When using a scheme with two and gas consumers (in Figs. 1 ... 9, this option is not shown), one of the gas consumers can be turned off for maintenance, while the gas generator continues to work.
В случае аварийной ситуации, например, при применении одного потребителя газа или одновременном отказе всех потребителей газа газогенератор продолжает еще несколько часов работать и вырабатывать газогенераторный газ. Его нельзя сбрасывать в атмосферу, так как в нем содержится много окислов азота и N0x и других вредных веществ. Это может привести к ухудшению экологии окружающей среды.In the event of an emergency, for example, when using a single consumer of gas or the simultaneous refusal of all consumers of gas, the gas generator continues to operate for a few more hours and produce gas-generating gas. It can not be discharged into the atmosphere, as it contains many oxides of nitrogen and N0x and other harmful substances. This can lead to environmental degradation.
Чтобы этого не произошло, открывают управляемый клапан 56 и газогенераторный газ сжигают в аварийном дожигателе 7.To prevent this from happening, open the controlled
Контроль за экологическим состоянием газогенераторной энергоустановки, как упомянуто ранее, осуществляют постоянно при помощи газоанализатора 72 и при превышении концентрации одного из вредных веществ корректируют газогенератора или меняют аварийный дожигатель 57 (фиг. 1).Monitoring the ecological state of the gas generator power plant, as mentioned earlier, is carried out continuously using a
Применение изобретения позволило:The use of the invention allowed:
1. Уменьшить вредное воздействие на экологию окружающей среды за счет уменьшении выброса вредных веществ в атмосферу. Это достигнуто применением циклона, встроенного в газогенератор, у которого функцию закручивающего поток устройства выполняет реактор, и аварийного дожигателя1. Reduce the environmental impact of the environment by reducing the emission of harmful substances into the atmosphere. This is achieved by using a cyclone embedded in the gas generator, in which the function of a device that twists the flow is performed by the reactor, and an emergency afterburner.
2. Уменьшить габариты и массу газогенератора за счет выполнения циклона внутри газогенератора, т.е. совмещения двух агрегатов в одном.2. To reduce the size and weight of the gas generator due to the implementation of the cyclone inside the gas generator, i.e. combining two units in one.
3. Обеспечить полную автоматизацию работы газогенератора на бытовых отходах любых ТБО за счет блока управления, контроллера датчиков, приводов и управляемых клапанов.3. To ensure the full automation of the gas generator on the household waste of any solid waste at the expense of the control unit, sensor controller, actuators and controlled valves.
4. Повысить КПД газогенератора за счет повышения температуры сгорания генераторного газа.4. To increase the efficiency of the gas generator by increasing the temperature of combustion of the generator gas.
5. Снизить входящую в ДВС температуру газогенераторного газа для обеспечения его работы применением теплообменника и радиатора.5. To reduce the gas-generating gas temperature entering the internal combustion engine to ensure its operation by using a heat exchanger and a radiator.
6. Повысить надежность работы и снизить расходы на сервисное обслуживание ДВС за счет:6. To increase the reliability of work and reduce the cost of servicing the engine through:
- снижения содержания смол и негорючих примесей в газогенераторном газе при его очистке в три стадии: предварительной очистки, тонкой очистки и химической очистки в дожигателе,- reducing the content of tar and non-combustible impurities in the gas-generating gas during its purification in three stages: pre-cleaning, fine cleaning and chemical cleaning in the afterburner,
- возможности профилактического ремонта одного из нескольких потребителей газогенераторного газа,- the possibility of preventive maintenance of one of several consumers of gas-generating gas,
- дожигания газогенераторного газа в аварийном дожигателе.- afterburning of gas generator gas in an emergency afterburner.
Claims (16)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018128891A RU2686240C1 (en) | 2018-08-06 | 2018-08-06 | Gas generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018128891A RU2686240C1 (en) | 2018-08-06 | 2018-08-06 | Gas generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2686240C1 true RU2686240C1 (en) | 2019-04-24 |
Family
ID=66314472
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018128891A RU2686240C1 (en) | 2018-08-06 | 2018-08-06 | Gas generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2686240C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1325173A1 (en) * | 1986-01-06 | 1987-07-23 | А.А.Понуровский и Ю.А.Понуровский | Method of fuel gasification for internal combustion engine |
RU2099553C1 (en) * | 1995-12-26 | 1997-12-20 | Украинский государственный морской технический университет | Method and device for generating and utilizing generator gas |
RU2359011C1 (en) * | 2008-02-27 | 2009-06-20 | Валерий Григорьевич Лурий | Method of solid fuel conversion and installation to this end (versions) |
-
2018
- 2018-08-06 RU RU2018128891A patent/RU2686240C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1325173A1 (en) * | 1986-01-06 | 1987-07-23 | А.А.Понуровский и Ю.А.Понуровский | Method of fuel gasification for internal combustion engine |
RU2099553C1 (en) * | 1995-12-26 | 1997-12-20 | Украинский государственный морской технический университет | Method and device for generating and utilizing generator gas |
RU2359011C1 (en) * | 2008-02-27 | 2009-06-20 | Валерий Григорьевич Лурий | Method of solid fuel conversion and installation to this end (versions) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102359729B (en) | Method and system for jointly and circularly generating electricity by gasifying municipal garbage at high temperature | |
JP4889176B2 (en) | Method and apparatus for burning solid fuel, especially solid waste | |
Simonov et al. | Catalytic heat-generating units for industrial heating | |
CN102252317A (en) | Gasification combustor for biomass granules | |
CN112050221A (en) | Waste incineration system with pyrolysis gasification | |
CN101050859B (en) | Method and device for gasifying and burning domestic garbage | |
CN102533346A (en) | Gasification cracking furnace for solid biomass | |
CN201892196U (en) | System device comprising biomass fluidized bed, air and coal gas generator and steam boiler | |
RU2686240C1 (en) | Gas generator | |
RU2693342C1 (en) | Operating method of gas generator electric plant and gas generator electric plant | |
CN104152184B (en) | Biomass whirlwind pyrolysis-suspension combustion combined gasification equipment and gasification process thereof | |
RU2693343C1 (en) | Gas generator | |
CN202048565U (en) | Biomass particle gasifying combustor | |
RU2692585C1 (en) | Gas generator | |
CN104588399B (en) | A kind of device of garbage disposal cogeneration | |
RU2683064C1 (en) | Gas generator-power plant | |
JP2005291524A (en) | Combustion equipment and method of biomass fuel | |
RU2527214C1 (en) | Method and plant for oil shale processing | |
RU2695555C1 (en) | Gas generator | |
RU2693961C1 (en) | Gas generator electric plant | |
RU144018U1 (en) | INSTALLATION OF THERMOCHEMICAL GENERATION OF ENERGY GASES FROM SOLID FUEL (OPTIONS) | |
RU2683065C1 (en) | Method of managing the operation mode of a gas-generator electrical installation and a gas-generator electric installation | |
CN105066110A (en) | Chain grate furnace composite combustion system with coal briquette layer combustion and biomass gasification spraying combustion combined | |
CN212565792U (en) | Waste incineration system with pyrolysis gasification | |
RU163027U1 (en) | DISPOSAL AND HEAT GENERATING INSTALLATION |