RU2703617C1

RU2703617C1 - Reactor for processing solid fuel to produce combustible gas

Info

Publication number: RU2703617C1
Application number: RU2018147295A
Authority: RU
Inventors: Андрей Яковлевич Баянкин; Леонид Витальевич Зюбин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Современные пиролизные технологии" (ООО "СПТ")
Priority date: 2018-12-28
Filing date: 2018-12-28
Publication date: 2019-10-21

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention relates to processing condensed fuels to produce combustible gas and can be used for processing various solid fuels for energy generation. Reactor includes sealed housing equipped with heat insulation, at least five horizontal communicating hearths, rotation drive, vertical shaft, to which are attached re-heaters with strokes, loading device on upper bottom, unloading device on lower bottom, device for supply of oxygen-containing gas at lower bottom, igniter, gas-tight gate on one of intermediate piles not higher than third from above and not below third from below, a gas duct connecting bottom space of the hearth located below the gas-impermeable bolt to the bottom hearth of the upper hearth, and a device for discharging gaseous products on the hearth above the gas-impermeable gate. Gas-tight gate is made in the form of located on the periphery of the vertical shaft pit, the upper level of which is at the level of the hearth, and the lower level is interconnected with the space of the underlying hearth, wherein the upper level of the gate shaft is open for bulk material pouring into it, and the top of the hole connecting the vertical shaft with the space of the underlying hearth is located at the height from the hearth not higher than the distance along the horizontal from the most distant from the rotation axis of the stroke to the hole. In lower part of vertical shaft there is a supply mechanism for forced precipitation of loose fine material into space of underlying hearth.

EFFECT: invention enables to obtain pyrolysis gas free from pyrolysis resins and free from combustible constituents of the ash residue with high energy efficiency.

6 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области переработки конденсированных топлив с получением горючего газа и может быть использовано для переработки различных твердых топлив, преимущественно мелкодисперсных: канализационного ила, опилок или шламов, с выработкой энергии.The invention relates to the field of processing condensed fuels to produce combustible gas and can be used for the processing of various solid fuels, mainly finely divided ones: sewage sludge, sawdust or sludge, with energy production.

Известно достаточно большое число способов газификации различных твердых топлив в вертикальных многоподовых печах. Во всех этих способах топливо (уголь, сланец, биотопливо, изношенные шины и др.) загружают в реактор через шлюзовую камеру, подают в реактор кислородсодержащий газ (воздух, кислород, парокислородную смесь), а получаемый при неполном сгорании топлива горючий газ выводят из реактора. В некоторых из процессов из реактора выгружают ококсованный твердый материал (например, древесный уголь), являющийся целевым продуктом. Существенным ограничением возможности последующего использования получаемого генераторного газа является наличие в нем пиролизных смол, которые образуют отложения, приводящие к закупорке линий подачи генераторного газа, делают невозможным использование генераторного газа в двигателях внутреннего сгорания (газопоршневых моторах или газовых турбинах). Так, в патенте США US 4100032 (МПК² С10 В 49/00, опуб. 1977-07-25) описан процесс получения ококсованного лигнита и горючего газа при проведении окислительного пиролиза в реакторе типа вертикальной многоподовой печи. Лигнит загружается на верхний под, откуда карбонизуемый материал последовательно пересыпается на нижележащие поды под действием гребков, закрепленных на центральном валу. Температура в печи после первоначального разогрева инициирующей горелкой поддерживается за счет подачи воздуха на горение на одном или нескольких подах. Поток горячих пиролизных газов направляют с нижележащих подов на вышележащие и выводят из печи с верхнего пода. Горячий ококсованный материал выгружают с нижнего пода в дополнительный охладитель, где остужают через стенку камеры охладителя с тем, чтобы исключить воспламенение ококсованного материала на воздухе. Для того, чтобы не допустить отложения пиролизных смол на верхних подах и в магистралях подают достаточно воздуха для полного их сгорания.A fairly large number of methods for the gasification of various solid fuels in vertical multi-hearth furnaces are known. In all these methods, fuel (coal, oil shale, biofuel, worn tires, etc.) is loaded into the reactor through the lock chamber, oxygen-containing gas (air, oxygen, vapor-oxygen mixture) is fed into the reactor, and combustible gas obtained from incomplete combustion of fuel is removed from the reactor . In some of the processes, carbonized solid material (e.g., charcoal), which is the target product, is discharged from the reactor. A significant limitation of the possibility of the subsequent use of the resulting generator gas is the presence of pyrolysis resins in it, which form deposits leading to blockage of the generator gas supply lines, making it impossible to use the generator gas in internal combustion engines (gas reciprocating engines or gas turbines). So, in US patent US 4100032 (IPC ² C10 B 49/00, publ. 1977-07-25) describes the process of producing coked lignite and combustible gas during oxidative pyrolysis in a reactor such as a vertical multi-deck furnace. Lignite is loaded onto the upper beneath, from where the carbonizable material is subsequently poured onto the underlying hearths under the action of strokes fixed on the central shaft. The temperature in the furnace after the initial heating by the initiating burner is maintained by supplying combustion air on one or more hearths. The flow of hot pyrolysis gases is directed from the underlying hearths to the overlying ones and removed from the furnace from the upper hearth. The hot coked material is discharged from the lower hearth into an additional cooler, where it is cooled through the wall of the cooler chamber in order to prevent ignition of the coked material in air. In order to prevent deposits of pyrolysis resins on the upper hearths and in the mains, enough air is supplied to completely burn them.

Известен способ сжигания/газификации твердого топлива, фильтрационного осадка канализационного ила описанный в патенте США US 5094177 (МПК⁵ F23G 5/0, опуб. 1992-03-10), где также предлагается проводить процесс в вертикальной многоподовой печи. Так же как и в US 4100032, твердое топливо загружается на верхний под, откуда последовательно пересыпается гребками на нижележащие поды. На верхнем поде устанавливается горелка, которая обеспечивает поддержание в печи высокой температуры. Температура в печи поддерживается также за счет подачи дополнительного воздуха на горение на одном или нескольких подах. Однако, в отличие от вышеупомянутого процесса, в процессе US 5094177 газовый поток в реакторе направляют спутно движению твердого материала и отбор пиролизного газа производится с нижнего пода. Твердый остаток горения выгружается горячим с нижнего пода. Спутная организация потоков обеспечивает длительное время пребывания пиролизных газов при высокой температуре и поэтому полноту разложения пиролизных смол.Known method of combustion / gasification of solid fuels, sewage sludge filter cake described in U.S. patent US 5094177 (IPC ⁵ F23G 5/0, opub. 10.03.1992), which also serves to conduct the process in a vertical multiple hearth furnace. As in US 4100032, solid fuel is loaded onto the upper underneath, from where it is successively poured with strokes on the underlying hearths. A burner is installed on the upper hearth, which ensures that the furnace maintains high temperature. The temperature in the furnace is also maintained by supplying additional combustion air on one or more hearths. However, unlike the aforementioned process, in the process of US 5,094,177, the gas flow in the reactor is directed in-line with the movement of the solid material and the pyrolysis gas is taken from the bottom hearth. The solid combustion residue is discharged hot from the bottom hearth. The satellite organization of flows ensures a long residence time of pyrolysis gases at high temperature and, therefore, the completeness of decomposition of pyrolysis resins.

Известен способ сжигания/газификации твердого топлива, предложенный в патенте РФ RU 2663433. Твердое топливо загружают на верхний под многоподовой печи через шлюзовой затвор. Организуют подачу в реактор кислородсодержащего газа в недостатке для полного окисления топлива. В реакторе инициируют горение при подаче кислородсодержащего газа, и обеспечивают непрерывное перемещение топлива с вышележащих подов на нижележащие. Выгрузку твердого остатка производят с нижнего пода. Горючий газ выводят из реактора и направляют их потребителю. При этом, кислородсодержащий газ подают на верхний под, инициируют горение на верхнем поде, газовый поток с верхнего пода направляют на нижележащий под, и одновременно на нижнем поде организуют зону охлаждения твердого остатка посредством подачи на нижний под кислородсодержащего газа, возможно с добавлением водяного пара и/или воды в жидкой фазе, а газовый поток с нижнего пода направляют на вышележащий под, организуют газонепроницаемый затвор на одном из промежуточных подов не выше третьего сверху и не ниже второго снизу, причем отбор направляемых потребителю газообразных продуктов производят с пода не выше третьего сверху и не ниже третьего снизу, расположенного выше газонепроницаемого затвора, а поток горячего газа с пода, расположенного непосредственно ниже газонепроницаемого затвора, направляют на верхний под.A known method of burning / gasification of solid fuel, proposed in the patent of the Russian Federation RU 2663433. Solid fuel is loaded onto the top under a multiple hearth furnace through a lock gate. Organize the supply of oxygen-containing gas to the reactor in a deficiency for complete oxidation of the fuel. Combustion is initiated in the reactor when an oxygen-containing gas is supplied, and the fuel is continuously transferred from the overlying hearths to the underlying ones. The solid residue is discharged from the bottom hearth. Combustible gas is removed from the reactor and sent to the consumer. At the same time, oxygen-containing gas is fed to the upper hearth, combustion is initiated on the upper hearth, the gas flow from the upper hearth is directed to the underlying hearth, and at the same time, a solid residue cooling zone is organized on the lower hearth by applying oxygen-containing gas to the lower hearth, possibly with the addition of water vapor and / or water in the liquid phase, and the gas flow from the lower hearth is directed to the overlying one, a gas-tight shutter is arranged on one of the intermediate hearths not higher than the third from above and not lower than the second from below, and selection for ravlyaetsya consumer product gas produced from the hearth is not higher than the third top and third bottom below, located above a gas-tight gate, and a hot gas stream from the hearth, situated directly below the gas-tight gate, fed by the top.

В указанном патенте, выбранном в качестве прототипа, предложен наиболее близкий к предлагаемому реактор для реализации описанного процесса, выполненный в виде вертикальной многоподовой печи с числом подов не менее пяти. Реактор включает выполненный из огнеупорного материала вертикальный цилиндрический корпус, подразделяемый горизонтальными подами на ряд подовых пространств, последовательно сообщающихся между собой посредством отверстий в подах, обеспечивающими поступление газов с пода на под, а также пересыпание сыпучих материалов с вышележащего пода на нижележащий. Реактор снабжен загрузочным устройством на верхнем поде, устройством подачи кислородсодержащего газа и устройством выгрузки твердого остатка горения в нижней части - на нижнем поде, приводом вращения и вертикальным валом, к которому прикреплены перегребатели с гребками, осуществляющие перемещение сыпучего материала на подах и, пересыпание сыпучего материала с вышележащих подов на нижележащие, а также датчиками температуры на подах. Многоподовая печь снабжена устройством подачи кислородсодержащего газа и воспламенительным устройством расположенными на верхнем поде, дополнительно многоподовая печь снабжена на поде не выше третьего сверху и не ниже третьего снизу газонепроницаемым затвором - устройством, позволяющим перемещать сыпучий материал на нижележащий под, но при этом существенно газоплотным, и при этом устройство вывода газообразных продуктов расположено на поде непосредственно над газонепроницаемым затвором, причем многоподовая печь снабжена газоходом, соединяющим подовое пространство пода непосредственно под газонепроницаемым затвором с подовым пространством верхнего пода. В качестве газонепроницаемого затвора, позволяющего перемещать сыпучий материал на нижележащий под предлагается вертикальный секторный затвор, включающий верхнюю крышку, в которой имеется загрузочное отверстие, нижнюю крышку, в которой имеется разгрузочное отверстие, наружный корпус и закрепленные на валу вращения гребков перегородки числом N не менее трех. При этом загрузочное отверстие и разгрузочное отверстие расположены по окружности смещенными друг относительно друга на угол ϕ>2π/N от края одного до ближайшего края другого. Такое взаимное расположение отверстий обеспечивает перемещение сыпучего материала в вышележащего пода на нижележащий под и при этом препятствуют перетеканию газов между верхней и нижней половинами реактора.In the specified patent, selected as a prototype, the closest to the proposed reactor for the implementation of the described process, made in the form of a vertical multi-hearth furnace with at least five hearths. The reactor includes a vertical cylindrical body made of refractory material, subdivided by horizontal hearths into a series of hearth spaces, successively communicating with each other through openings in the hearths, ensuring the flow of gases from the hearth to the hearth, as well as pouring bulk materials from the overlying hearth to the underlying one. The reactor is equipped with a loading device on the upper hearth, an oxygen-containing gas supply device and a solid combustion residue discharge device in the lower part - on the lower hearth, a rotation drive and a vertical shaft, to which there are attached rake strikers that carry out the movement of bulk material on the hearths and pouring loose material from overlying hearths to underlying ones, as well as temperature sensors on the hearths. A multi-hearth furnace is equipped with an oxygen-containing gas supply device and an igniter located on the upper hearth; additionally, a multi-hearth furnace is equipped on the hearth not higher than the third from above and not lower than the third from the bottom by a gas tight shutter - a device that allows the bulk material to be moved to the underlying below, but at the same time substantially gas tight, and while the device for outputting gaseous products is located on the hearth directly above the gas-tight shutter, and the multi-hearth furnace is equipped with a gas duct Connecting the hearth space directly below the hearth to hearth gate gastight space of the upper hearth. As a gas-tight shutter that allows you to move the bulk material to the underlying one, a vertical sector shutter is proposed, including a top cover in which there is a loading hole, a lower cover in which there is a discharge hole, an outer casing and at least three N secured to the shaft of rotation of the parting bars . In this case, the loading hole and the discharge hole are circumferentially offset from each other by an angle ϕ> 2π / N from the edge of one to the nearest edge of the other. This mutual arrangement of the holes allows the bulk material to move in the overlying hearth to the underlying hearth and at the same time prevent the flow of gases between the upper and lower halves of the reactor.

Предложенный в патенте РФ RU 2663433 реактор не свободен от недостатков. Вертикальный секторный затвор работает при высокой температуре, что предъявляет высокие требования к материалам, из которых он изготовлен; это делает стоимость затвора высокой. Вместе с тем, требуется высокая точность прилегания перегородок затвора к корпусу, что повышает вероятность заклинивания. При этом, при переработке таких абразивных материалов, как канализационный ил, происходит интенсивный износ затвора.The reactor proposed in RF patent RU 2663433 is not free from disadvantages. Vertical sector shutter operates at high temperature, which places high demands on the materials of which it is made; this makes the shutter value high. At the same time, high accuracy of fit of the shutter baffles to the housing is required, which increases the likelihood of jamming. At the same time, during the processing of abrasive materials such as sewage sludge, intensive wear of the shutter occurs.

Из вышесказанного следует техническая задача, решаемая настоящим изобретением - создание реактора, где реализуется газонепроницаемый затвор между подами, пропускающий сыпучий материал при высокой температуре, не требующий высокой точности изготовления и не подверженный износу абразивным материалом.From the foregoing, the technical problem solved by the present invention is the creation of a reactor where a gas-tight shutter between the hearths is realized, passing bulk material at high temperature, not requiring high precision manufacturing and not subject to wear by abrasive material.

Для решения поставленной задачи предлагается реактор, выполненный в виде вертикальной многоподовой печи с числом подов не менее пяти, например, типа описанного в патенте US 4013023. Реактор (многоподовая печь) включает выполненный из огнеупорного материала вертикальный цилиндрический корпус, подразделяемый горизонтальными подами на ряд подовых пространств, последовательно сообщающихся между собой посредством отверстий в подах, обеспечивающими поступление газов с пода на под, а также пересыпание сыпучих материалов с вышележащего пода на нижележащий. Многоподовая печь снабжена загрузочным устройством на верхнем поде, устройством подачи кислородсодержащего газа и устройством выгрузки твердого остатка горения в нижней части газогенератора - на нижнем поде, приводом вращения и вертикальным валом, к которому прикреплены гребки, осуществляющие при вращении оси перемещение сыпучего материала на подах и, таким образом, обеспечивающие пересыпание сыпучего материала с вышележащих подов на нижележащие, а также датчиками температуры в печи. Реактор снабжен устройством подачи кислородсодержащего газа на нижнем поде и воспламенительным устройством расположенными на верхнем поде, дополнительно реактор снабжен на поде не выше третьего сверху и не ниже третьего снизу газонепроницаемым затвором - устройством, позволяющим перемещать сыпучий материал на нижележащий под, но при этом существенно газоплотным, и при этом устройство вывода газообразных продуктов расположено на поде непосредственно над газонепроницаемым затвором, причем многоподовая печь снабжена газоходом, соединяющим подовое пространство пода непосредственно под газонепроницаемым затвором с подовым пространством верхнего пода.To solve this problem, a reactor made in the form of a vertical multi-hearth furnace with at least five hearths, for example, of the type described in US 4013023, is described. The reactor (multi-hearth furnace) includes a vertical cylindrical body made of refractory material, subdivided by horizontal hearths into a series of hearth spaces sequentially communicating with each other through holes in the hearths, ensuring the flow of gases from the hearth to the hearth, as well as pouring bulk materials from the overlying hearth onto irrelevant. The multi-hearth furnace is equipped with a loading device on the upper hearth, an oxygen-containing gas supply device, and a solid combustion residue discharge device in the lower part of the gas generator - on the lower hearth, a rotation drive and a vertical shaft, to which the ribs are attached, which carry out the movement of the bulk material on the hearth and, thus, ensuring the pouring of bulk material from the overlying hearths to the underlying ones, as well as temperature sensors in the furnace. The reactor is equipped with an oxygen-containing gas supply device on the lower hearth and an ignition device located on the upper hearth; in addition, the reactor is equipped on the hearth no higher than the third from above and no lower than the third from the bottom with a gas-tight shutter - a device that allows the bulk material to be moved to the underlying below, but at the same time substantially gas tight, and while the device for outputting gaseous products is located on the hearth directly above the gas-tight shutter, and the multi-hearth furnace is equipped with a gas duct, the hearth of the hearth directly under the gas-tight shutter with the hearth of the upper hearth.

Новизна предлагаемого реактора состоит в том, что газонепроницаемый затвор выполнен в виде расположенной на периферии пода вертикальной шахты верхний уровень которой находится на уровне вышележащего пода, а нижний уровень сообщается с пространством нижележащего пода. Верхний уровень шахты затвора выполнен открытым для ссыпания в нее сыпучего материала. Сообщающийся с пространством нижележащего пода выход вертикальной шахты при этом расположен таким образом, что перерабатываемый материал из шахты не высыпается в пространство нижележащего пода под действием гребков, вращающихся на этом поде. То есть, верх отверстия, связывающего вертикальную шахту с пространством нижележащего пода, находится ниже чем на высоте Н=D*tgα от пода, где α - угол естественного склона сыпучего материала, который для большинства сыпучих мелкодисперсных материалов (песок, зола канализационного ила, ококсованные опилки) близок к 45°, a D - расстояние по горизонтали от наиболее удаленного от оси вращения гребка до отверстия, связывающего вертикальную шахту с пространством нижележащего пода. Для принудительного высыпания перерабатываемого сыпучего мелкодисперсного материала из нижней части вертикальной шахты в пространство нижележащего пода в нижней части вертикальной шахты установлен подающий механизм известной конструкции, например, толкатель, вибратор или шнек.The novelty of the proposed reactor is that the gas-tight shutter is made in the form of a vertical shaft located on the periphery of the hearth; the upper level of which is at the level of the overlying hearth, and the lower level communicates with the space of the underlying hearth. The upper level of the shutter shaft is made open for pouring bulk material into it. The output of the vertical shaft communicating with the space of the underlying hearth is thus positioned so that the material being processed from the shaft does not spill out into the space of the underlying hearth under the action of strokes rotating on this hearth. That is, the top of the hole connecting the vertical shaft with the space of the underlying hearth is lower than at the height H = D * tgα from the hearth, where α is the angle of the natural slope of the bulk material, which for most bulk fine materials (sand, ash, sewage sludge, coked sawdust) is close to 45 °, and D is the horizontal distance from the rowing most distant from the axis of rotation to the hole connecting the vertical shaft with the space of the underlying hearth. For forced precipitation of the processed granular fine material from the lower part of the vertical shaft into the space of the underlying hearth in the lower part of the vertical shaft is installed a feeding mechanism of known design, for example, a pusher, vibrator or auger.

Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемой конструкции, заключается в том, что при работе реактора реализуется описанный выше процесс, при этом возможно по крайней мере частичное заполнение вертикальной шахты перерабатываемым мелкодисперсным материалом, слой которого служит газонепроницаемым затвором, а подача твердого материала происходит контролируемо по мере срабатывания подающего механизма.The technical result achieved by using the proposed design is that during the operation of the reactor, the process described above is implemented, it is possible at least partially filling the vertical shaft with processed fine material, the layer of which serves as a gas-tight shutter, and the supply of solid material is controlled as actuation of the feed mechanism.

Предпочтительно вертикальная шахта снабжена в своей верхней части датчиком уровня заполнения известной конструкции, например, механическим щупом, радиочастотным датчиком уровня или механическим вибрационным датчиком. Наличие датчика уровня заполнения вертикальной шахты позволяет контролировать скорость работы подающего механизма таким образом, чтобы поддерживать постоянный уровень заполнения шахты и таким образом обеспечить газонепроницаемость, но при этом не допускать переполнения вышележащего пода.Preferably, the vertical shaft is provided in its upper part with a level sensor of a known design, for example, a mechanical probe, an RF level sensor or a mechanical vibration sensor. The presence of a level sensor filling the vertical shaft allows you to control the speed of the feed mechanism in such a way as to maintain a constant level of filling the shaft and thus ensure gas impermeability, but not to allow overflow of the overlying hearth.

При использовании в качестве датчика уровня заполнения механического щупа, последний предпочтительно выполняют в виде шибера, который способен полностью перекрыть сечение шахты. Таким образом появляется возможность перекрыть возможность перетекания горячего газа между подами при недостатке сыпучего материала, заполняющего вертикальную шахту. Это требуется в период запуска и остановки реактора.When using a mechanical probe as the fill level sensor, the latter is preferably made in the form of a gate, which is able to completely block the shaft section. Thus, it becomes possible to block the possibility of flowing of hot gas between the hearths with a lack of bulk material filling the vertical shaft. This is required during the start-up and shutdown of the reactor.

На Фиг. 1 представлена принципиальная схема возможной реализации процесса в предлагаемом реакторе типа многоподовой печи и показаны основные элементы соответствующего реактора. Фиг. 2 схематически показывает устройство вертикальной шахты, снабженной подающим механизмом в виде толкателя и датчиком уровня заполнения в виде механического щупа - шибера.In FIG. 1 presents a schematic diagram of a possible implementation of the process in the proposed reactor type multi-hearth furnace and shows the main elements of the corresponding reactor. FIG. 2 schematically shows the arrangement of a vertical shaft equipped with a feed mechanism in the form of a pusher and a level sensor in the form of a mechanical probe - a gate.

Данный ниже пример и Фиг. 1 и Фиг. 2 иллюстрируют, но не ограничивают возможные реализации реактора и схематически представляют возможный конструктивный вариант предлагаемого реактора.The following example and FIG. 1 and FIG. 2 illustrate, but do not limit the possible implementation of the reactor and schematically represent a possible design option of the proposed reactor.

Пример.Example.

Процесс в реакторе, представленном на Фиг. 1 протекает следующим образом:The process in the reactor of FIG. 1 proceeds as follows:

В реактор 1, выполненный в виде многоподовой печи с числом подов 3 равным девяти через затвор 2, загружают на верхний под твердое топливо F. Загруженный в реактор сыпучий материал перемещаются с вышележащего пода 3 на нижележащие с помощью гребков 6, закрепленных на валу 4, непрерывно вращающемся под действием привода 5. На верхнем поде 3 инициируют горение и затем поддерживают горение в верхней части реактора при подаче воздуха, нагнетаемого вентиляторами 7 и 8. Воздух подают в количестве недостаточном для полного окисления топлива. Топливо под действием высокой температуры нагревается и пиролизуется с выделением горючих газов и пиролизных смол и образованием ококсованного остатка, причем пиролизные смолы и горючие газы частично окисляются в токе воздуха, нагнетаемого вентилятором 8, и тем самым поддерживают высокую температуру на верхних подах. Несгоревшие пиролизные смолы под действием высокой температуры разлагаются и частично реагируют с водяным паром, образуя водород и окись углерода. Кокс, образующийся при пиролизе топлива, также частично расходуется при окислении воздухом и при реагировании с водяным паром. Газовый поток в верхней части реактора направлен спутно движению твердого топлива - последовательно с вышележащего пода на нижележащие. Газообразные продукты G, содержащие водород и окись углерода и практически свободные от пиролизных смол, выводят с четвертого пода 3 по газоходу 14.In the reactor 1, made in the form of a multi-hearth furnace with the number of hearths 3 equal to nine through the shutter 2, they are loaded onto the upper one under solid fuel F. The bulk material loaded into the reactor is moved from the overlying hearth 3 to the underlying ones using the ridges 6 fixed to the shaft 4, continuously rotating under the action of the drive 5. On the upper hearth 3, combustion is initiated and then combustion is maintained in the upper part of the reactor when air is supplied by fans 7 and 8. Air is supplied in an amount insufficient for complete oxidation of the fuel. The fuel is heated and pyrolyzed under the influence of high temperature with the release of combustible gases and pyrolysis resins and the formation of a carbonized residue, moreover, the pyrolysis resins and combustible gases are partially oxidized in the flow of air pumped by fan 8, and thereby maintain a high temperature on the upper hearths. Unburned pyrolysis resins decompose under the influence of high temperature and partially react with water vapor, forming hydrogen and carbon monoxide. Coke formed during the pyrolysis of fuel is also partially consumed during oxidation by air and upon reaction with water vapor. The gas flow in the upper part of the reactor is directed in parallel with the movement of solid fuel - sequentially from the overlying hearth to the underlying. Gaseous products G containing hydrogen and carbon monoxide and practically free of pyrolysis resins are discharged from the fourth hearth 3 through the duct 14.

С четвертого сверху пода 3 ококсованное топливо попадает в газонепроницаемый затвор 10, выполненный в виде вертикальной шахты 10, снабженной в нижней части толкателем 11, совершающим возвратно-поступательное движение, при котором сыпучий материал выталкивается из шахты затвора на пятый под. Кроме того, шахта затвора снабжена в своей верхней части шибером 12, способным полностью перекрыть сечение шахты. При этом слой сыпучего материала, заполняющего шахту 10, препятствуют перетеканию газов между верхней и нижней половинами реактора (с пятого на четвертый под). В ходе работы реактора периодически происходит срабатывание шибера 12, и в тех случаях, когда шибер встречает препятствие (слой сыпучего материала, заполняющего шахту 10), производят выгрузку порции сыпучего материала из нижней части шахты 10 посредством толкателя 11. Таким образом поддерживается постоянное заполнение шахты 10 сыпучим материалом, обеспечивающим газоплотность затвора 10.From the fourth from the top of the hearth 3, the coked fuel enters the gas-tight shutter 10, made in the form of a vertical shaft 10, equipped in the lower part with a pusher 11, which makes a reciprocating motion, in which the bulk material is pushed out of the shutter shaft onto the fifth bottom. In addition, the shaft of the shutter is equipped in its upper part with a gate 12, capable of completely blocking the section of the shaft. The layer of bulk material filling the shaft 10, prevent the flow of gases between the upper and lower halves of the reactor (from the fifth to fourth under). During operation of the reactor, the gate 12 is periodically triggered, and in cases where the gate encounters an obstacle (a layer of bulk material filling the shaft 10), a portion of the bulk material is unloaded from the bottom of the shaft 10 by means of the pusher 11. In this way, a constant filling of the shaft 10 is maintained bulk material, providing a gas tightness of the shutter 10.

Для обеспечения дожигания остаточного углерода из ококсованного топлива и охлаждения золы на подах с пятого по девятый организуют зону охлаждения твердого материала, для чего с помощью вентилятора 7 подают на нижний (девятый) под 3 воздух. Дутье вентилятора 7 регулируют таким образом, чтобы обеспечить сгорание кокса и остывание зольного остатка на нижнем поде. На подах с пятого по девятый ококсованное твердое топливо пересыпается вышележащих подов 3 на нижележащие с помощью гребков 6, закрепленных на валу 4. В нижней части реактора газовый поток направлен противотоком к движению твердого топлива - последовательно с нижележащего пода на вышележащий. Охлажденный твердый остаток по мере накопления выгружают с нижнего пода через шлюзовой затвор 13.To ensure the afterburning of residual carbon from the coked fuel and cooling the ash on the hearths from the fifth to the ninth, a cooling zone for solid material is organized, for which, using a fan 7, it is fed to the lower (ninth) air under 3. The blast of the fan 7 is regulated so as to ensure the combustion of coke and the cooling of the ash residue on the lower hearth. On the hearths from the fifth to the ninth, coked solid fuel is poured overlying overhead hearths 3 onto the underlying hearths with the help of paddles 6 fixed to the shaft 4. At the bottom of the reactor, the gas flow is directed countercurrent to the movement of solid fuel - sequentially from the underlying hearth to the overlying one. The cooled solid residue as it accumulates is discharged from the bottom hearth through the lock gate 13.

Газообразные продукты из нижней части реактора в зависимости от соотношения скорости подачи топлива и расхода воздуха содержат водород и окись углерода и/или кислород. Имеющие высокую температуру газы с пятого пода, находящегося ниже газового затвора 10, выводятся по газоходу 9 на верхний. Переток газа, имеющего сравнительно высокую температуру (ок. 800°С), с пода пятого на первый под 3 обеспечивают за счет давления, создаваемого вентилятором 7. Подача горячего газа на верхний под 3 обеспечивает устойчивое протекание пиролиза и горения в верхней части реактора.Gaseous products from the bottom of the reactor, depending on the ratio of the fuel feed rate and air flow rate, contain hydrogen and carbon monoxide and / or oxygen. High-temperature gases from the fifth hearth below the gas shutter 10 are discharged through the duct 9 to the upper one. The flow of gas having a relatively high temperature (approx. 800 ° C) from the fifth to the first under 3 is ensured by the pressure created by the fan 7. The supply of hot gas to the top under 3 ensures a steady flow of pyrolysis and combustion in the upper part of the reactor.

Твердый остаток при этом не содержит кокса, выгружается из реактора при низкой температуре (что облегчает обращение с ним), а калорийность коксового остатка преобразуется в калорийность газообразных продуктов и их физическое тепло. Направляемый потребителю горючий газ, выводимый по газоходу 14 с четвертого пода, находящегося непосредственно над газовым затвором 10, свободен от пиролизных смол и может быть эффективно использован как топливо.The solid residue in this case does not contain coke, is discharged from the reactor at a low temperature (which facilitates its handling), and the calorific value of the coke residue is converted to the calorific value of gaseous products and their physical heat. Combustible gas directed to the consumer, discharged through the gas duct 14 from the fourth hearth, located directly above the gas shutter 10, is free from pyrolysis resins and can be effectively used as fuel.

Настоящее изобретение предлагает эффективный реактор для получения в непрерывном процессе и с высокой энергетической эффективностью свободного от пиролизных смол пиролизного газа и свободного от горючих зольного остатка. В конструкции реактора реализован газонепроницаемый затвор между подами, пропускающий сыпучий материал при высокой температуре, не требующий высокой точности изготовления и не подверженный износу абразивным материалом.The present invention provides an efficient reactor for producing, in a continuous process and with high energy efficiency, pyrolysis gas free of pyrolysis resins and a combustible ash residue. The reactor design implements a gas-tight shutter between the hearths, allowing bulk material to pass at high temperature, not requiring high precision manufacturing and not subject to wear by abrasive material.

Claims

1. The reactor, including a sealed enclosure, equipped with thermal insulation, at least five mostly horizontal communicating hearths, temperature sensors, a rotation drive and a vertical shaft, to which are interceptors with strokes, a loading device on the upper and an unloading device on the lower hearth, an oxygen-containing feed device gas on the lower hearth, an ignition device and, possibly, an additional oxygen-containing gas supply device on the upper hearth, a gas-tight shutter on one of the intermediate the bottom hearth is not higher than the third from above and not lower than the third from the bottom, as well as a gas duct connecting the hearth of the hearth below the gas-tight shutter with the hearth of the upper hearth and the output device of gaseous products located on the hearth above the gas-tight shutter, characterized in that it is gas-tight the shutter is made in the form of a vertical shaft located on the periphery of the hearth, the upper level of which is at the level of the hearth, and the lower level communicates with the space of the underlying hearth, and the upper the level of the shutter shaft is made open for pouring bulk material into it, and the top of the hole connecting the vertical shaft with the space of the underlying hearth is not higher than the hearth than the horizontal distance from the rower most remote from the axis of rotation to the hole connecting the vertical shaft with the space of the underlying hearth; at the same time, a feeding mechanism is installed in the lower part of the vertical shaft for forcibly pouring loose granular material into the space of the underlying hearth.

2. The reactor according to claim 1, characterized in that the feeding mechanism for forcibly pouring loose granular material into the space of the underlying hearth is made in the form of a pusher that performs a reciprocating motion.

3. The reactor according to claim 1, characterized in that the feeding mechanism for forcibly pouring loose granular material into the space of the underlying hearth is made in the form of a rotating screw.

4. The reactor according to claim 1, characterized in that the vertical shaft of the gas-tight shutter is equipped in its upper part with a level sensor.

5. The reactor according to claim 4, characterized in that the level sensor in the upper part of the vertical shaft of the gas-tight shutter is made in the form of a probe.

6. The reactor according to claim 5, characterized in that the probe is made in the form of a gate completely overlapping the vertical shaft of the gas-tight shutter.