RU2737155C1 - Apparatus for processing hydrocarbon biomass to obtain hydrogen-containing gases with high energy potential - Google Patents
Apparatus for processing hydrocarbon biomass to obtain hydrogen-containing gases with high energy potential Download PDFInfo
- Publication number
- RU2737155C1 RU2737155C1 RU2020117347A RU2020117347A RU2737155C1 RU 2737155 C1 RU2737155 C1 RU 2737155C1 RU 2020117347 A RU2020117347 A RU 2020117347A RU 2020117347 A RU2020117347 A RU 2020117347A RU 2737155 C1 RU2737155 C1 RU 2737155C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- reactor
- fluidized bed
- bed reactor
- pyrolysis
- 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
- C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
- C10J3/54—Gasification of granular or pulverulent fuels by the Winkler technique, i.e. by fluidisation
-
- 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
- C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
- C10J3/54—Gasification of granular or pulverulent fuels by the Winkler technique, i.e. by fluidisation
- C10J3/56—Apparatus; Plants
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области конструкции устройств для получения водорода путем конверсии углеводородной биомассы. Установка может быть применена при получении практически чистого водорода для последующей выработки энергии или использования его в топливных элементах водородной энергетики.The invention relates to the field of construction of devices for producing hydrogen by converting hydrocarbon biomass. The installation can be used to obtain practically pure hydrogen for subsequent power generation or its use in fuel cells of hydrogen energy.
Известна установка, содержащая технологически связанные между собой реактор кипящего слоя для конверсии углерода с трубой отвода водорода потребителям, реактор кипящего слоя для разложения углекислого кальция CaCO3 с трубой отвода углекислого газа потребителям, циклон с трубой отвода горячего воздуха с недостатком кислорода потребителям, реактор для окисления оксида железа FeO, при этом реактор кипящего слоя для конверсии углерода имеет наклонную форкамеру для загрузки углеводородной биомассы, трубу подачи перегретого водяного пара, канал добавочной загрузки оксида кальция CaO, канал удаления отработанного оксида кальция CaO и золы, реактор кипящего слоя для разложения углекислого кальция CaCO3, соединенный с верхним и нижним технологическими перетоками с реактором кипящего слоя для конверсии углерода и имеющий трубу подачи перегретого водяного пара, канал добавочной загрузки углекислого кальция CaCO3 и гематита Fe2O3, канал удаления отработанного углекислого кальция CaCO3 и гематита Fe2O3, а реактор для окисления оксида железа FeO имеет трубу подачи сжатого нагретого воздуха и связан нижним линейным перетоком с реактором кипящего слоя для разложения углекислого кальция CaCO3, а верхним линейным перетоком с циклоном, который соединен с реактором кипящего слоя для разложения углекислого кальция CaCO3, в качестве углеводородной биомассы используется измельченная древесина, из которой получают древесный уголь, для чего в установке имеется пиролизная печь, которая содержит топку с трубой отвода печных продуктов сгорания, загрузочный шлюз с каналом подачи измельченной древесины, выгрузочный шлюз для частиц древесного угля, реторту для пиролиза древесины с трубой отвода пиролизного газа потребителям, связанную через выгрузочный шлюз и наклонную форкамеру с реактором кипящего слоя для конверсии углерода, при этом реторта для пиролиза древесины имеет пароперегреватель с трубой подачи влажного водяного пара на перегрев и внутреннюю горелку для сжигания пиролизного газа в топке, причем пароперегреватель соединен с трубой подачи перегретого водяного пара в реактор кипящего слоя для конверсии углерода и в реактор кипящего слоя для разложения углекислого кальция CaCO3, а также имеет внешнюю горелку с дутьевым вентилятором и с задвижкой на трубе подачи топлива, воздухоподогреватель сжатого воздуха, соединенный с нагнетателем сжатого воздуха, который соединен с трубой всасывания атмосферного воздуха, причем воздухоподогреватель сжатого воздуха соединен трубой подачи сжатого нагретого воздуха с реактором для окисления оксида железа FeO (см. описание патента на изобретение РФ №2615690). Недостатки известного устройства:Known installation containing technologically interconnected fluidized bed reactor for the conversion of carbon with a pipe for removing hydrogen to consumers, a fluidized bed reactor for decomposition of calcium carbonate CaCO 3 with a pipe for removing carbon dioxide to consumers, a cyclone with a pipe for removing hot air with a lack of oxygen to consumers, a reactor for oxidation iron oxide FeO, while the fluidized bed reactor for carbon conversion has an inclined prechamber for loading hydrocarbon biomass, a superheated steam supply pipe, an additional feed channel for calcium oxide CaO, a channel for removing spent calcium oxide CaO and ash, a fluidized bed reactor for the decomposition of calcium carbonate CaCO 3 , connected to the upper and lower process flows with a fluidized bed reactor for carbon conversion and having a superheated steam supply pipe, a channel for additional charging of calcium carbonate CaCO 3 and hematite Fe 2 O 3 , a channel for removing spent calcium carbonate CaCO 3 and g nematite Fe 2 O 3 , and the reactor for oxidation of iron oxide FeO has a pipe for supplying compressed heated air and is connected by a lower linear overflow with a fluidized bed reactor for decomposition of calcium carbonate CaCO 3 , and an upper linear overflow with a cyclone, which is connected to a fluidized bed reactor for decomposition calcium carbonate CaCO 3 , crushed wood is used as a hydrocarbon biomass, from which charcoal is obtained, for which the installation has a pyrolysis furnace, which contains a furnace with a pipe for removing furnace combustion products, a loading sluice with a feed channel for crushed wood, an unloading sluice for wood particles coal, a retort for pyrolysis of wood with a pipe for removing pyrolysis gas to consumers, connected through an unloading lock and an inclined pre-chamber with a fluidized bed reactor for carbon conversion, while the retort for pyrolysis of wood has a superheater with a pipe for supplying wet steam for superheating and an internal burner for burning pyrol exhaust gas in the furnace, and the superheater is connected to the pipe for supplying superheated water vapor to the fluidized bed reactor for carbon conversion and to the fluidized bed reactor for decomposition of calcium carbonate CaCO 3 , and also has an external burner with a blower fan and a valve on the fuel supply pipe, an air heater compressed air connected to a compressed air blower, which is connected to an atmospheric air suction pipe, and the compressed air heater is connected by a compressed heated air supply pipe to a reactor for oxidizing iron oxide FeO (see. description of the patent for the invention of the Russian Federation No. 2615690). Disadvantages of the known device:
1. Не используется тепло уходящих нагретых пиролизных газов и печных продуктов сгорания для повышения тепловой эффективности установки.1. The heat of the outgoing heated pyrolysis gases and furnace combustion products is not used to increase the thermal efficiency of the installation.
2. Не регулируется температурный уровень процесса пиролиза древесины для повышения тепловой эффективности установки. 2. The temperature level of the wood pyrolysis process is not regulated to increase the thermal efficiency of the installation.
Указанные недостатки устранены в заявляемой установке, которая направлена на решение задачи повышения тепловой эффективности установки.These disadvantages are eliminated in the claimed installation, which is aimed at solving the problem of increasing the thermal efficiency of the installation.
Поставленная задача технически решается путем применения компьютеризированного программного управления для получения минимального удельного расхода теплоты на получение водорода.This problem is technically solved by using computerized program control to obtain the minimum specific heat consumption for hydrogen production.
Конструкция заявляемого устройства приведена на фиг. 1, где стрелками обозначены направления технологического движения компонентов и рабочих сред, а позициями обозначены следующие элементы и узлы:The design of the inventive device is shown in Fig. 1, where the arrows indicate the directions of the technological movement of components and working media, and the positions indicate the following elements and assemblies:
1 - реактор кипящего слоя для конверсии углерода,1 - fluidized bed reactor for carbon conversion,
2 - реактор кипящего слоя для разложения углекислого кальция СаСО3,2 - fluidized bed reactor for the decomposition of calcium carbonate CaCO3,
3 - реактор для окисления оксида железа FeO,3 - reactor for oxidation of iron oxide FeO,
4 - труба подачи перегретого водяного пара,4 - superheated steam supply pipe,
5 - труба подачи сжатого нагретого воздуха,5 - pipe for supplying compressed heated air,
6 - труба отвода водорода потребителям,6 - a pipe for removing hydrogen to consumers,
7 - труба отвода углекислого газа потребителям,7 - a pipe for removing carbon dioxide to consumers,
8 - труба отвода горячего воздуха с недостатком кислорода потребителям,8 - pipe for removing hot air with a lack of oxygen to consumers,
9 - канал добавочной загрузки углекислого кальция СаСО3 и гематита Fe2O3,9 - channel for additional loading of calcium carbonate CaCO3 and hematite Fe2O3,
10 - канал удаления отработанного углекислого кальция СаСО3 и гематита Fe2O3,10 - channel for removing waste calcium carbonate CaCO3 and hematite Fe2O3,
11 - канал удаления отработанного оксида кальция СаО и золы,11 - channel for the removal of spent calcium oxide CaO and ash,
12 - циклон,12 - cyclone,
13 - реторта для получения древесного угля,13 - retort for producing charcoal,
14 - пиролизная печь,14 - pyrolysis oven,
15 - канал подачи измельченной древесины,15 - feed channel for chopped wood,
16 - топка пиролизной печи,16 - firebox of the pyrolysis furnace,
17 - шлюз для загрузки измельченной древесины,17 - gateway for loading chopped wood,
18 - труба отвода печных продуктов сгорания,18 - pipe for removal of furnace combustion products,
19 - труба отвода пиролизного газа потребителям,19 - pipe for withdrawing pyrolysis gas to consumers,
20 - внутренняя горелка для сжигания пиролизного газа в топке,20 - internal burner for burning pyrolysis gas in the furnace,
21 - комбинированная внешняя горелка,21 - combined external burner,
22 - дутьевой вентилятор,22 - blower fan,
23 - нагнетатель сжатого воздуха,23 - compressed air blower,
24 - труба всасывания атмосферного воздуха,24 - pipe for suction of atmospheric air,
25 - канал добавочной загрузки оксида кальция СаО,25 - channel for additional loading of calcium oxide CaO,
26 - пароперегреватель,26 - superheater,
27 - выгрузочный шлюз для частиц древесного угля,27 - unloading gate for charcoal particles,
28 - подогреватель сжатого воздуха,28 - compressed air heater,
29 - труба подачи влажного водяного пара на перегрев,29 - pipe for supplying wet steam for superheating,
30 - частицы древесины,30 - wood particles,
31 - частицы древесного угля,31 - particles of charcoal,
32 - частицы оксида кальция СаО,32 - particles of calcium oxide CaO,
33 - частицы оксида железа FeO,33 - particles of iron oxide FeO,
34 - частицы гематита Fe2O3,34 - particles of hematite Fe 2 O 3 ,
35 - частицы углекислого кальция СаСО3,35 - particles of calcium carbonate CaCO3,
36 - наклонная форкамера,36 - inclined prechamber,
37 - верхний технологический переток,37 - upper process flow,
38 - нижний технологический переток,38 - lower process flow,
39 -нижний линейный переток,39 - lower linear flow,
40 - верхний линейный переток,40 - upper linear crossflow,
41 - подогреватель дутьевого воздуха,41 - blast air heater,
42 - компьютеризированный блок программного управления,42 - computerized program control unit,
43 - пароподогреватель,43 - steam heater,
44 - термометр,44 - thermometer,
45 - труба подачи топлива,45 - fuel supply pipe,
46 - регулировочная задвижка,46 - adjusting valve,
47 - расходомер,47 - flow meter,
48 - газоанализатор.48 - gas analyzer.
Пунктирными линиями обозначены соединения электрической связью компьютеризированного блока 42 программного управления с датчиками температуры 44, с элелектроприводными регулировочными задвижками 46, дутьевым вентилятором 22, нагнетателем 23 сжатого воздуха, расходомером 47 и газоанализатором 48.Dotted lines indicate electrical connections of the computerized
Назначение и взаимодействие элементов и узлов следующее.The purpose and interaction of elements and nodes is as follows.
Реактор 1 кипящего слоя для конверсии углерода конструктивно представляет герметичную теплоизолированную емкость (на фиг. тепловая изоляция условно не показана), имеющую внизу на поде грибообразные сопла, через которые непрерывно продувается перегретый водяной пар, подаваемый через трубу 4.The fluidized
Необходимый для конверсии углерод в виде частиц древесного угля 31 размером до 12 мм получается непосредственно в составе установки в реторте 13, расположенной внутри пиролизной печи 14, из измельченной древесины 30, поступающей по каналу 15 подачи измельченной древесины через герметичный шлюз 17.The carbon required for the conversion in the form of
Из реторты 13 частицы 31 нагретого древесного угля с остаточными нагретыми газообразными продуктами пиролиза поступают через выгрузочный шлюз 27 и наклонную форкамеру 36 в реактор 1.From the
Выгрузочный шлюз 27 представляет собой крупногабаритную электроприводную огнестойкую задвижку, перекрывающую доступ измельченной древесины через наклонную форкамеру 36 в реактор 1.The unloading
Получение перегретого водяного пара производится путем подачи через трубу 29 влажного водяного пара на перегрев в пароперегреватель 26, размещенный в реторте 13 и в топке пиролизной печи 16. Перегрев пара производится за счет теплоты процесса пиролиза древесины в реторте 13 и за счет теплоты сжигания, выделяющегося пиролизного газа в горелке 20.Superheated water vapor is obtained by feeding humid water vapor through a
В реакторе 1 при температуре 800…850°С во псевдоожиженном кипящем слое происходит реакция взаимодействия углерода, находящегося в составе частиц угля 31, и перегретого водяного пара, подводимого по трубе 4, с выделением углекислого газа СО2 и водорода Н2:In the
С + 2Н2О = СО2 + 2Н2 .C + 2H 2 O = CO 2 + 2H 2 .
В реакторе 1 также протекает реакция взаимодействия частиц 32 оксида кальция СаО с образующимся углекислым газом СО2 с выделением некоторого количества дополнительной теплоты:In
СаО + СО2= СаСО3.CaO + CO 2 = CaCO 3 .
Необходимый для поглощения углекислого газа СО2 мелкодисперсный порошок из частиц 32 оксида кальция СаО при первичном пуске и добавочной загрузке подается в реактор 1 сверху через герметичный канал добавочной загрузки 25.The finely dispersed powder from
Псевдоожижение частиц угля 31 перегретым водяным паром производится при давлении 6…8 кГ/см2. Давление выбирается исходя из создания требуемой высоты кипящего слоя, обусловленной также размером частиц 32 оксида кальция СаО.Fluidization of
Отработанный оксид кальция СаО и зола удаляются из реактора 1 через канал 11 с герметичным затвором, расположенном в поде реактора 1 (на фиг. 1 конструкция затвора не показана).Spent calcium oxide CaO and ash are removed from the
Отработанными считаются крупные частицы СаО в смеси с золой, которые непригодны для создания псевдоожиженного кипящего слоя. Получающийся технически чистый водород Н2 со степенью чистоты 98…99% отводится через трубу 6 отвода водорода потребителям.Coarse particles of CaO in a mixture with ash, which are unsuitable for creating a fluidized fluidized bed, are considered spent. The resulting technically pure hydrogen H 2 with a purity of 98 ... 99% is discharged through the hydrogen outlet pipe 6 to consumers.
Расход водорода измеряется расходомеров 47 и регулируется электроприводной задвижкой 46, которые соединены электрической связью с компьютеризированным блоком программного управления 42 (на фиг. 1 обозначения номеров позиций всех задвижек одинаковые).The hydrogen flow rate is measured by flow meters 47 and controlled by an electrically driven
По верхнему технологическому перетоку 37, представляющему собой - наклонный теплоизолированный трубопровод, с верхней зоны реактора 1 производится отвод частиц СаСО3 и углерода С в составе угля в реактор 2, в который также снизу подается перегретый водяной пар через трубу 4 при давлении 6…8 кГ/см2 и сверху добавляются частицы 34 мелкозернистого гематита Fe2O3 из циклона 12.Through the
В реакторе 2 при температуре около 1020…1050°С протекают реакции разложения СаСО3 и соединения углерода, содержащегося в угле, с гематитом Fe2O3:In reactor 2, at a temperature of about 1020 ... 1050 ° C, the reactions of decomposition of CaCO 3 and a compound of carbon contained in coal with hematite Fe 2 O 3 proceed:
Образующийся в реакторе 2 нагретый углекислый газ СО2 отводится через верхнюю трубу 7 с затвором (на фиг. 1 конструкция затвора не показана). The heated carbon dioxide CO 2 generated in the reactor 2 is removed through the
Образующиеся частицы 33 оксида железа FeO отводятся через нижний линейный переток 39 в реактор 3.The resulting
По нижнему технологическому перетоку 38 частицы 32 оксида кальция СаО, получаемые в результате разложения углекислого кальция СаСО3 в реакторе 2, отводятся в реактор 1.Through the
Отработанные частицы углекислого кальция СаСО3 и гематита Fe2O3 удаляются через канал 10 с затвором, расположенный в поде реактора 2 (на фиг. 1 конструкция затвора не показана).Spent particles of calcium carbonate CaCO 3 and hematite Fe 2 O 3 are removed through the
Отработанными являются частицы, которые имеют большие размеры или неоднородный химический состав и плотность и не участвующие в создании псевдоожиженного кипящего слоя.Waste particles are particles that have a large size or heterogeneous chemical composition and density and do not participate in the creation of a fluidized fluidized bed.
Через канал 9 с затвором (на фиг. 1 конструкция затвора не показана) вводится необходимое дополнительное количество углекислого кальция СаСО3 и гематита Fe2O3.Through channel 9 with a shutter (in Fig. 1, the design of the shutter is not shown), the required additional amount of calcium carbonate CaCO 3 and hematite Fe 2 O 3 is introduced.
В теплоизолированном реакторе 3 при температуре 1300…1370°С происходит окисление частиц 33 оксида железа FeO до частиц 34 гематита Fe2O3 кислородом нагретого сжатого воздуха, подаваемого по трубе 5, по экзотермической реакцииIn the heat-insulated reactor 3 at a temperature of 1300 ... 1370 ° C,
4FeO + O2= 2Fe2O3.4FeO + O 2 = 2Fe 2 O 3 .
Атмосферный воздух по трубе 24 забирается снаружи нагнетателем 23, нагревается в подогревателе 28, размещенном в топке 16, и далее под давлением 6…8 кГ/см2 подается снизу в реактор 3.Atmospheric air through the
Температура нагретого воздуха измеряется термометром, размещенным в трубе 5, который вырабатывает электрический сигнал и передает его по электрической связи в компьютеризированный блок 42.The temperature of the heated air is measured by a thermometer placed in the pipe 5, which generates an electrical signal and transmits it via electrical connection to the
Подогрев атмосферного воздуха 24 происходит за счет теплоты от сжигания в топке 16 пиролизного газа, который является побочным продуктом при получении древесного угля, с помощью внутренней горелки 20.Heating of
Температура в реакторе 3 измеряется термометром 44, соединенным электрической связью для передачи сигнала в компьютеризированный блок 42 программного управления.The temperature in the reactor 3 is measured by a
Нагнетатель 23 имеет электродвигатель, соединенный электрической связью с компьютеризированным блоком 42 программного управления, с помощью которого за счет изменения частоты вращения электродвигателя по компьютерной программе регулируется количество воздуха, подаваемого реактор 3 в соответствии с температурой нагрева воздуха в подогревателе 28 и температурой в реакторе 3.The
Применение блока 42 для компьютерного регулирования, подаваемого нагнетателем 23 количества воздуха, позволяет минимизировать удельный расход тепла на нагрев сжатого воздуха и обеспечивает положительный технический эффект по сравнению с известным устройством.The use of the
Пылегазовый поток из реактора 3 поступает по верхнему линейному перетоку 40 в циклон 12, в котором частицы 34 гематита Fe2O3 отделяются от нагретого воздушного потока с недостатком кислорода и этот воздушный поток направляется по трубе 8 потребителям для дальнейшего использования. Отделившиеся частицы 34 гематита Fe2O3 поступают в реактор 2.The dust-gas flow from the reactor 3 enters through the upper
Теплоизолированная пиролизная печь 14 служит для первоначального нагрева реторты 13 с помощью комбинированной внешней горелки 21 путем сжигания газообразного или жидкого топлива, поступающего по трубе 45 в потоке воздуха, подаваемого дутьевым вентилятором 22, электродвигатель которого соединен электрической связью с компьютеризированным блоком 42 программного управления с возможностью регулирования расхода воздуха.The thermally insulated
На начальном этапе после разогрева реторты 13 и начала процесса пиролиза древесины в реторте 13 подача топлива в горелку 21 прекращается. Дутьевой вентилятор 22 подает воздух только для сжигания пиролизного газа при помощи горелки 20, в которой сжигается только часть пиролизного газа, образующегося в реторте 13 при получении углерода в составе древесного угля 31. Остальная часть пиролизного газа отводится через канал 19 потребителям.At the initial stage, after heating the
Горелка 20 оснащена электроприводной регулировочной задвижкой 46 с дистанционным компьютеризированным управлением от блока 42 (на фиг. 1 номера позиций всех электроприводных регулировочных задвижек одинаковые).The
Количество воздуха, подаваемого в топку 16 регулируется за счет изменения числа оборотов электродвигателя дутьевого вентилятора 22 по компьютерной команде блока 42 в соответствии с температурами, измеряемых термометрами внутри реторты 13 и внутри печи 14 (на фиг. 1 термометры обозначены условно одинаковыми номерами позиций).The amount of air supplied to the
Температура уходящих печных и пиролизных газов, пара после пароподогревателя 43 и после пароперегревателя 26 измеряется термометрами, соединенными электрической связью с компьютеризированным блоком управления 42.The temperature of the outgoing furnace and pyrolysis gases, steam after the
После дутьевого вентилятора 22 воздух нагревается в подогревателе 41 за счет утилизации теплоты, отводимых через трубу 18 печных продуктов сгорания. За счет этого увеличивается энтальпия подводимого на горение воздуха и, по сравнению с известным устройством, тепловая эффективность установки повышается в среднем на 7-11%, то есть достигается положительный технический эффект.After the blowing
Тепловая эффективность установки в узле пиролизной печи 14 при горении топлива характеризуется долей полезно используемого теплаThe thermal efficiency of the installation in the unit of the
q1 =100 - q2- q3- q4- q5, %,q 1 = 100 - q 2 - q 3 - q 4 - q 5 ,%,
где q2, q3, q4, q5 - потери тепла с уходящими газами, от химической и механической неполноты горения и от наружного охлаждения, %.where q 2 , q 3 , q 4 , q 5 - heat loss with exhaust gases, from chemical and mechanical incompleteness of combustion and from external cooling,%.
При постоянных значениях q3, q4, q5 снижение потерь тепла с уходящими газами q2 является определяющей и в известной установке достигает до 25%. Соответственно показатель q2 в заявляемой установке выше, где тепловая эффективность за счет снижения потерь в среднем достигает 36%.At constant values of q 3 , q 4 , q 5, a decrease in heat loss with exhaust gases q 2 is decisive and in a known installation reaches up to 25%. Accordingly, the q 2 index in the claimed installation is higher, where the thermal efficiency by reducing losses on
В заявляемой установке утилизация тепла печных продуктов сгорания в подогревателе 41 для нагрева дутьевого воздуха и утилизация в пароподогревателе 43 тепла пиролизного газа, отводимого по трубе 19 для нагрева пара снижает потери тепла с уходящими газами q2. Этим обеспечивается положительный технический эффект заявляемой установки, по сравнению с известной установкой. In the inventive installation, the utilization of the heat of the furnace combustion products in the
В заявляемой установке имеется газоанализатор 48, измеряющий состав печных продуктов сгорания, отводимых по трубе 18. Газоанализатор 48 соединен электрической связью с компьютеризированным блоком управления 42. По измеренной газоанализатором 48 концентрации кислорода О2 компьютером рассчитывается коэффициент избытка воздуха α по формуле The inventive installation has a
α = (21-0,1× О2)/(21- О2),α = (21-0.1 × О 2 ) / (21- О 2 ),
где О2 - концентрация кислорода в печных продуктах сгорания, %.where О 2 is the oxygen concentration in the furnace combustion products,%.
Изменение действительного количества воздуха, подаваемого на горение, производится путем изменения числа оборотов дутьевого вентилятора 22 с частотно регулируемым электроприводом по команде от компьютерной программы блока 42 с учетом теплоты сгорания сжигаемого топлива в горелках 20 и 21.The change in the actual amount of air supplied for combustion is made by changing the number of revolutions of the
Необходимый оптимальный температурный уровень процесса пиролиза в реторте 13 поддерживается путем изменения расхода топлива на горелки 20 и 21.The required optimum temperature level of the pyrolysis process in the
Горелка 21 используется при первоначальном пуске установки с применением газообразного или резервного жидкого топлива.
Для регулирования расхода топлива в комбинированной внешней горелке 21 и во внутренней горелке 20 имеются электроприводные регулировочные задвижки 46, соединенные электрической связью с компьютеризированным блоком 42 (на фиг. 1 номера позиций всех задвижек одинаковые).To regulate the fuel consumption in the combined
Горелка 20 запускается после выхода установки на режим получения пиролизного газа, используемого в этой горелке 20 в качестве топлива. Включение в работу горелки 20 производится путем открытия по компьютерной команде электроприводной регулировочной задвижки подачи пиролизного газа на сжигание.The
При этом подача внешнего топлива в горелку 21 прекращается с помощью закрытия задвижки на трубе 45 по компьютерной команде.In this case, the supply of external fuel to the
Необходимый воздух для работы горелки 20 поступает через воздушную проточную часть горелки 21.The air required for the operation of the
При компьютеризированном поддержании в топке 16 коэффициента избытка воздуха α=1,03 при помощи компьютерного регулирования расхода топлива при помощи электроприводных регулировочных задвижек 46 и измеряемого компьютеризированным расходомером 47 количества получаемого водорода обеспечивает минимизацию удельных затрат топлива на получение водорода.With the computerized maintenance of the excess air ratio α = 1.03 in the
Известная конструкция не имеет компьютеризированного программного поддержания коэффициента избытка воздуха α=1,03 процесс сжигания топлива идет с большими коэффициентами избытка воздуха α>>1,03 для предотвращения вредных выбросов несгоревших углеводородных продуктов в атмосферу.The known design does not have a computerized software maintenance of the excess air ratio α = 1.03, the fuel combustion process goes with large excess air coefficients α >> 1.03 to prevent harmful emissions of unburned hydrocarbon products into the atmosphere.
При этом происходит расходование теплоты на нагрев балластного воздуха, тепло которого, за исключением полезно используемой в подогревателе 41, выбрасывается в виде потерь в окружающую среду.In this case, heat is consumed for heating the ballast air, the heat of which, with the exception of that which is useful in the
Поддержание коэффициента избытка воздуха α=1,03 в заявляемой установке обеспечивает положительный технический результат по снижению потерь теплоты сжигаемого топлива в сравнении с известной установкой.Maintaining the excess air ratio α = 1.03 in the claimed installation provides a positive technical result for reducing the heat loss of the fuel being burned in comparison with the known installation.
Заявляемая установка работает следующим образом.The proposed installation works as follows.
Производится предварительная загрузка реакторов 1 и 2 необходимым для возбуждения реакций количеством частиц оксида кальция СаО, углекислого кальция СаСО3 и гематита Fe2O3.Pre-loading of
Мелко измельченная древесина 30 загружается через канал 15 и шлюз 17 в реторту 13. Включается комбинированная горелка 21 с дутьевым вентилятором 22 и подается газообразное или жидкое топливо, воспламеняемое при помощи запальника (на фиг. 1 запальник условно не показан) для первоначального пуска пиролизной печи 14 в работу для разогрева реторты 13 и осуществления процесса получения углерода в составе частиц 31 угля посредством пиролиза частиц 30 древесины. Finely chopped
Непосредственно процесс пиролиза протекает без доступа воздуха при некотором избыточном давлении в реторте 13 при закрытой регулировочной задвижке на трубе 19 температуре в реторте 500…600°С на завершающей стадии. Directly, the pyrolysis process proceeds without air access at a certain excess pressure in the
В процессе пиролиза образуется пиролизный газ следующего состава:During the pyrolysis process, a pyrolysis gas of the following composition is formed:
Начало активной стадии процесса пиролиза характеризуется выходом пиролизных газов через внутреннюю горелку 20 в топку 16, в которой пиролизные газы первоначально воспламенятся от факела горелки 21 и затем сгорают с выделением теплоты, идущей на перегрев водяного пара и получение горячего воздуха.The beginning of the active stage of the pyrolysis process is characterized by the release of pyrolysis gases through the
С наступлением активной стадии пиролиза подача топлива в комбинированную горелку 21 прекращается. Подается влажный пар на перегрев по трубопроводу 29 и воздух через трубу 24 нагнетателем 23 для нагрева с целью получения перегретого пара и получения сжатого нагретого воздуха 5.With the onset of the active stage of pyrolysis, the supply of fuel to the combined
Количество используемого пиролизного газа в топке 16 регулируется по компьютерной команде электроприводной задвижкой в горелке 20.The amount of pyrolysis gas used in the
После прогрева внутренних объемов реакторов 1, 2 и 3 перегретым водяным паром и нагретым воздухом в реактор 1 подается нагретый древесный уголь из реторты 13 путем открытия выгрузочного шлюза 27.After heating the internal volumes of
Высота псевдоожиженного слоя в реакторах 1 и 2 регулируется путем изменения количества подаваемого снизу через трубу 4 водяного пара и количества частиц оксида кальция СаО, углекислого кальция СаСО3 и гематита Fe2O3.The height of the fluidized bed in
Выделяющиеся полезные газообразные продукты отводятся потребителям: водород - по трубе 6, углекислый газ - по трубе 7, горячий воздух - по трубе 8.The released useful gaseous products are discharged to consumers: hydrogen - through pipe 6, carbon dioxide - through
Совокупность технических решений заявляемой установки по расчетным данным может увеличить эффективность работы установки на 17% по сравнению с известной установкой.The set of technical solutions of the proposed installation according to the calculated data can increase the efficiency of the installation by 17% in comparison with the known installation.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020117347A RU2737155C1 (en) | 2020-05-27 | 2020-05-27 | Apparatus for processing hydrocarbon biomass to obtain hydrogen-containing gases with high energy potential |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020117347A RU2737155C1 (en) | 2020-05-27 | 2020-05-27 | Apparatus for processing hydrocarbon biomass to obtain hydrogen-containing gases with high energy potential |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2737155C1 true RU2737155C1 (en) | 2020-11-25 |
Family
ID=73543627
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020117347A RU2737155C1 (en) | 2020-05-27 | 2020-05-27 | Apparatus for processing hydrocarbon biomass to obtain hydrogen-containing gases with high energy potential |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2737155C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4231760A (en) * | 1979-03-12 | 1980-11-04 | Continental Oil Company | Process for gasification using a synthetic CO2 acceptor |
US4483692A (en) * | 1983-01-27 | 1984-11-20 | Institute Of Gas Technology | Process for the recycling of coal fines from a fluidized bed coal gasification reactor |
RU2073064C1 (en) * | 1989-02-14 | 1997-02-10 | Мануфакчуринг Энд Текнолоджи Конвершн Интернэшнл, ИНК. | Method and apparatus for carrying out endothermal reactions |
RU2270849C2 (en) * | 1998-11-05 | 2006-02-27 | Ибара Корпорейшн | System producing electric power with the help of gasification of combustibles |
RU2272064C2 (en) * | 1999-06-30 | 2006-03-20 | Херхоф Умвельттехник ГмбХ | Method of pyrolysis and gasification of organic agents or mixtures of organic agents and device for realization of this method |
RU2615690C1 (en) * | 2015-10-27 | 2017-04-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") | Plant for hot gas production from carbonaceous material |
-
2020
- 2020-05-27 RU RU2020117347A patent/RU2737155C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4231760A (en) * | 1979-03-12 | 1980-11-04 | Continental Oil Company | Process for gasification using a synthetic CO2 acceptor |
US4483692A (en) * | 1983-01-27 | 1984-11-20 | Institute Of Gas Technology | Process for the recycling of coal fines from a fluidized bed coal gasification reactor |
RU2073064C1 (en) * | 1989-02-14 | 1997-02-10 | Мануфакчуринг Энд Текнолоджи Конвершн Интернэшнл, ИНК. | Method and apparatus for carrying out endothermal reactions |
RU2270849C2 (en) * | 1998-11-05 | 2006-02-27 | Ибара Корпорейшн | System producing electric power with the help of gasification of combustibles |
RU2272064C2 (en) * | 1999-06-30 | 2006-03-20 | Херхоф Умвельттехник ГмбХ | Method of pyrolysis and gasification of organic agents or mixtures of organic agents and device for realization of this method |
RU2615690C1 (en) * | 2015-10-27 | 2017-04-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") | Plant for hot gas production from carbonaceous material |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4264525B2 (en) | Method for gasifying organic substances and substance mixtures | |
CN102746902B (en) | Gasification method of organic wastes and special gasification furnace | |
JP2879657B2 (en) | Equipment for manufacturing fired bulk materials | |
CN101153557A (en) | Method and apparatus of gasification under igcc system | |
CN115190955A (en) | Raw material processing apparatus and processing method | |
CN108350370A (en) | The manufacturing method of the gasification process of carbonaceous fuel, the operating method of iron-smelter and gasifying gas | |
CN102796568B (en) | Device and technology for producing blau-gas and carbon monoxide | |
JPS61185591A (en) | Manufacture of gas | |
RU2615690C1 (en) | Plant for hot gas production from carbonaceous material | |
JPS614788A (en) | Carbon gasification | |
RU2737155C1 (en) | Apparatus for processing hydrocarbon biomass to obtain hydrogen-containing gases with high energy potential | |
WO2020203629A1 (en) | Method and apparatus for producing quick lime using coke dry quenching facility | |
RU2738120C1 (en) | Apparatus for producing heated gases from carbon-containing material | |
ES2277875T3 (en) | PROCEDURE AND DEVICE FOR THE PRODUCTION OF A COMBUSTIBLE GAS FROM BIOMASS. | |
EP0072102B1 (en) | Method of making, and plant for producing, combustible-gas | |
JP3559163B2 (en) | Gasification method using biomass and fossil fuel | |
CN207632750U (en) | A kind of four sections of heat reclamation type efficient gasification furnaces | |
CN112625754A (en) | Organic solid waste sleeve type gas guide wet ash discharge fixed bed gasification furnace and gasification method | |
JP2004217834A (en) | Method for recovering gas in treatment of biomass in cdq | |
RU2730063C1 (en) | Method of solid fuel gasification and device for implementation thereof | |
CN103614165A (en) | Step chain type biomass gasification furnace | |
DK201970772A1 (en) | Method and system for production of a hot burnable gas based on solid fuels | |
JP7118341B2 (en) | Hydrogen production equipment | |
CN220506699U (en) | Biomass fluidized bed gasification staged combustion boiler | |
RU136800U1 (en) | SOLID FUEL GASIFIER |