RU2737656C1 - Газификатор - Google Patents
Газификатор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2737656C1 RU2737656C1 RU2020111352A RU2020111352A RU2737656C1 RU 2737656 C1 RU2737656 C1 RU 2737656C1 RU 2020111352 A RU2020111352 A RU 2020111352A RU 2020111352 A RU2020111352 A RU 2020111352A RU 2737656 C1 RU2737656 C1 RU 2737656C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- gasifier
- fuel
- boiling
- chamber
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/02—Fixed-bed gasification of lump fuel
- C10J3/20—Apparatus; Plants
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
- F23G5/02—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
- F23G5/027—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
- F23G5/24—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having a vertical, substantially cylindrical, combustion chamber
-
- 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
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/12—Heat utilisation in combustion or incineration of waste
Abstract
Изобретение относится к системе коммунального хозяйства, энергетической и химической промышленности и может быть применено для уничтожения твердых бытовых и промышленных отходов, содержащих углеводородную составляющую для получения синтетического углеводородного газа, водорода и азота, которые, в свою очередь, могут быть использованы для выработки электроэнергии. Газификатор включает измельчитель, виброкипящую сушилку топлива, дозатор, бункер, вертикально установленную термическую печь с газовыми горелками с направленными факелами, шлюзовым питателем и рассекателем топлива, газификатор с топливником и конусной решеткой для кипящего слоя факела, вентилятор с дроссельной заслонкой для подачи воздуха на решетку, кольцевую щель, камеру разделения газа и золы с герметичным зольником и шнековым конвейером, теплообменник для снижения температуры и конденсации паров легкокипящих металлов, промежуточную газовую камеру для улавливания и сбора проскочивших металлов и для подачи газов через плотную дроссельную заслонку, воздушный конденсатор, центробежный вентилятор, компрессор, термическая печь включает циклонную вихревую камеру, работающую на газовых горелках, в конструкцию дополнительно введены мельбранные разделители, центрифуга, соединенная с плазмотроном, и реактор катализа. Технический результат изобретения заключается в увеличении производительности газификатора за счет использования быстрого сухого разложения топлива. 1 ил.
Description
Настоящее изобретение относится к системе коммунального хозяйства, энергетической и химической промышленности и может быть применено для уничтожения твердых бытовых и промышленных отходов, содержащих углеводородную составляющую для получения синтетического углеводородного газа, водорода и азота, которые, в свою очередь, могут быть использованы для выработки электроэнергии.
Из уровня техники известны разработки ООО «Нэт», г. Рязань [http://нэт62.рф/photo_gallery/nashi-raboty], в которых применяется очень сложная технология отбора синтез-газа, сопровождаемая высокой температурой разложения ТБО.
Также из уровня техники известен газификатор ТБО [патент РФ RU2545199, заявка №20141027113/03, 29.01.2014. Газификатор твердых бытовых отходов и твердого топлива. МПК F23G 5/027, опубл. 27.03.2013 в Бюл. №9] с подачей газифицирующего агента через кольцевые зазоры между вращающимися секциями. Недостатком данного технического решения является необходимость вращения секции газификатора для улучшения теплообмена и газопроницаемости между частицами топлива, что усложняет конструкцию и не исключает испарения легкоплавких металлов.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является изобретение [патент РФ RU2655319 С1, заявка №2017118661, 29.05.2017. Газификатор твердого топлива. МПК C10J 3/20, F23G 5/027, опубл. 25.05.2018 в Бюл. №15] с применением газовой горелки и пластинчатого питателя для постоянного перемешивания топлива и подачи его в зону горения в кипящем слое. Недостаткам данного технического решения является отсутствие большой производительности в связи с низкой температурой в зоне сухого разложения и ненадежности элементов конструкции, в частности, пластинчатого питателя, при подаче в зону сухого разложения высокой температуры.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в увеличении производительности газификатора за счет использования быстрого сухого разложения топлива.
Заявленный технический результат достигается тем, что газификатор включает в свой состав измельчитель, дозатор, бункер, вертикально установленную термическую печь с газовыми горелками с направленными факелами, шлюзовым питателем и рассекателем топлива, газификатор с топливником и конусной решеткой для кипящего слоя факела, вентилятор с дроссельной заслонкой для подачи воздуха на решетку, кольцевую щель, камеру разделения газа и золы с герметичным зольником и шнековым конвейером, теплообменник для снижения температуры и конденсации паров легкокипящих металлов, промежуточную газовую камеру для улавливания и сбора проскочивших металлов и для подачи газов через плотную дроссельную заслонку на реактор катализа, воздушный конденсатор, центробежный вентилятор, компрессор, виброкипящую сушилку топлива, отличающийся наличием центрифуги, из которой остатки золы и других химических элементов поступают в плазмотрон для сжигания при высоких температурах. Кроме того, в конструкцию газификатора введены циклонная камера, мельбранные разделители, обеспечивающие отделение водорода и азота из смеси синтез-газов, и реактор катализа.
Раскрытие изобретения.
Заявленный результат обеспечивается за счет циклонной вихревой камеры 9, работающей на газовых горелках 8 с высокой температурой, при которой происходит ускоренное разложение измельченного подсушенного топлива, в том числе высокоуглеродистых веществ, содержащих хлор и бром в присутствии паров воды.
В результате разложения в циклонной вихревой камере получаются синтез газы, дымовые газы и технический углерод, составляющий 15÷20% от массы топлива (ТБО, дровяные отходы, торф, бурый уголь).
При недостатке воздуха на газовые горелки и поддержание необходимой температуры будет проходить конверсия метана на СО и водорода Н2 при наличии паров воды.
Метан СН4 и вода Н2О при температуре преобразуется в оксид углерода СО и водород 3×Н2, что значительно увеличит выход синтез-газа.
Для ТБО и фрезерного торфа предусмотрен дозатор 3 карбоната кальция СаСО3. В ТБО, в бумаге содержится много хлора, в резине – серы. Хлор в парах воды образует соляную кислоту HCl, которая реагируя с СаСО3 перейдет в СаСl2 и угольную кислоту H2CO3 – легко при температуре разложится на воду Н2О и углекислоту CO2.
Газы, зола, смеси солей, оснований и окислов, проходя кольцевую щель 18 с высокой скоростью 32 ÷35 м/с попадают в камеру разделения газа и золы 21, резко снижают скорость за счет чего зола выпадает в зольник 19, а газы и легко кипящие металлы с температурой 374÷1000 ºС, проходя в трубах теплообменника 11 сконденсируются и выпадут в жидком и твердом состоянии в зольник 19. Проскочившие металлы сконденсируются в промежуточной газовой камере 10, которая устанавливается с небольшим уклоном, соберутся в сборнике (не указан на чертеже).
Для каждого вида топлива устанавливается определенная температура в циклонной камере 9. Для ТБО температура должна быть 1200 ÷1300 ºС, при которой пройдет быстрое разложение высокомолекулярных химических элементов, содержащих хлор и бром, и других канцерогенных элементов.
Газификатор в связи с небольшим количеством технического углерода рассчитывается на горение углерода, а не по количеству перерабатываемого топлива в связи с чем габариты газификатора 12, рассекателя топлива 6, топливника 15, конусной решетки для кипящего слоя факела 14, вентилятора 27 резко уменьшаются.
Газификатор работает следующим образом.
Переработка ТБО
На площадке сортировки перед измельчителем 1 из состава отходов убирают:
- металл;
- стеклотара;
- кирпич, бетон;
- хлопчатобумажная ветошь;
- видео и радиоаппаратура;
- крупные предметы из древесины.
После измельчителя 1 сырье поступает на виброкипящую сушилку топлива 2 и бункер 4. Дозатором 3 подается CaCO3 – равномерно по всей площади сырья. Разжигаются горелки 8 циклонной камеры 9, температура медленно доводится до 1250ºС по автоматическому датчику температуры. Включается шлюзовый питатель 5 и подает топливо. Первичный воздух вентилятором 22 через дроссельную заслонку 7 подается в топливник 15 из расчета не на количество перерабатываемого сырья, а на количество полученного технического углерода через решетку кипящего слоя 14 и завихрители 13 для создания температуры в зоне горения порядка 900ºС. Как только газификатор наполнится техническим углеродом свыше горения факела по датчику уровня, открывается дроссельная заслонка 7 и включается вентилятор 22, разжигается факел кипящего слоя, при этом должен быть открыт сбросный вентиль.
Когда газоанализатор покажет наличие в газификаторе оксида углерода СО и углекислого газа СО2, водорода Н2 и азота N2, открывается дроссельная заслонка 7 на выходе газов из газификатора, включается компрессор 24, открывается запорная арматура. Включаются вентиляторы на воздушном конденсаторе 26. Разделенные газы направляются в газгольдеры и используются по назначению.
Зола со всеми включениями шнековым конвейером 16 поступает в центрифугу 17, где отделяются стекло и металлы, остальное направляется в плазмотрон 20, где происходит полное сжигание.
Для остальных видов топлива в работе газификатора не задействованы, изображенные на чертеже: для фрезерного торфа – центрифуга 17 и плазмотрон 20; для древесного сырья – центрифуга 17, плазмотрон 20 и дозатор 3.
Температуру в циклонной камере 9 для фрезерного торфа и древесных отходов поддерживают 700 ÷ 900ºС.
Газы, состоящие из метана СН4; этилена С2Н4 и СnНm, водорода Н2, азота N2 и паров воды Н2О при температуре 270 ÷275ºС за счет экзотермических реакций из реактора катализа 25 поступают на I ступень воздушного конденсатора 26, где нагревают воздух, подаваемый центробежным вентилятором 27 под решетку виброкипящей сушилки топлива до температуры 150 ÷170ºС.
На II и III ступени воздушного конденсатора 26 пары воды переходят в жидкую фазу – конденсат.
Освободившись от воды, газы компрессором 24 направляются на мельбранные разделители 23, где на первом разделителе отделяется водород, на втором – азот. На выходе остаются: метан 87÷92%; этилен – 5%, проскочивший оксид углерода – менее 1% и углекислый газ – до 1,5%.
Для выравнивания теплотворной способности до природного газа необходимо добавить 3 ÷ 4% азота. Полученные газы под давлением поступают в газгольдеры и используются по назначению.
Внутри газификатор облицован шамотным кирпичом 28.
Результатами, на получение которых направлено предлагаемое техническое решение, являются:
1) увеличение производительности за счет использования циклонной камеры с газовыми горелками в зоне сухого разложения топлива;
2) исключение попадания легкокипящих металлов в газы перед метанированием за счет конденсации в трубах теплообменника и выпадания в виде жидкого и твердого состояния в разделительную камеру и зольник;
3) получение в конечном результате не синтез-газа, а синтетического углеводородного газа с высокой теплотворной способностью, а также водорода и азота, которые могут быть использованы в промышленных производствах.
Таким образом, преимущества, обеспечивающие предлагаемой конструкцией газификатора и схемы получение газов, заключаются в следующем:
1. Обеспечивается высокая производительность газификатора за счет быстрого сухого разложения;
2. Резко уменьшаются габариты самого газификатора и количество первичного воздуха;
3. Расширяется возможность использования газификатора в большой энергетике, перейдя от сжигания угля и торфа на газ, используя газовые турбины, повысив КПД станции.
4. Использование отходов древесины, торфа как сырья для химической промышленности для производства: аммиака, азотной кислоты, растворителей, пластмасс, фреонов, парафинов и многое другое на месте добычи, обеспечивая производство своими энергоресурсами.
5. При переработке отходов – отсутствие вредных выбросов;
6. Отпадает необходимость раздельного сбора отходов населением, отсутствие полигонов, полное уничтожение мусора, в том числе пищевых отходов.
Claims (1)
- Газификатор, включающий измельчитель, виброкипящую сушилку топлива, дозатор, бункер, вертикально установленную термическую печь с газовыми горелками с направленными факелами, шлюзовым питателем и рассекателем топлива, газификатор с топливником и конусной решеткой для кипящего слоя факела, вентилятор с дроссельной заслонкой для подачи воздуха на решетку, кольцевую щель, камеру разделения газа и золы с герметичным зольником и шнековым конвейером, теплообменник для снижения температуры и конденсации паров легкокипящих металлов, промежуточную газовую камеру для улавливания и сбора проскочивших металлов и для подачи газов через плотную дроссельную заслонку, воздушный конденсатор, центробежный вентилятор, компрессор, отличающийся тем, что термическая печь включает циклонную вихревую камеру, работающую на газовых горелках, в конструкцию дополнительно введены мельбранные разделители, центрифуга, соединенная с плазмотроном, и реактор катализа.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020111352A RU2737656C1 (ru) | 2020-03-19 | 2020-03-19 | Газификатор |
PCT/RU2020/000655 WO2021188004A1 (ru) | 2020-03-19 | 2020-12-02 | Газификатор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020111352A RU2737656C1 (ru) | 2020-03-19 | 2020-03-19 | Газификатор |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2737656C1 true RU2737656C1 (ru) | 2020-12-01 |
Family
ID=73792601
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020111352A RU2737656C1 (ru) | 2020-03-19 | 2020-03-19 | Газификатор |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2737656C1 (ru) |
WO (1) | WO2021188004A1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112745964A (zh) * | 2021-02-02 | 2021-05-04 | 新疆八一钢铁股份有限公司 | 一种环保型的固废废旧轮胎欧冶炉处理装置 |
RU218994U1 (ru) * | 2022-12-27 | 2023-06-21 | Дмитрий Геннадиевич Алифиренко | Устройство деструкции органических отходов |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3881885A (en) * | 1972-10-09 | 1975-05-06 | Johann Wagner | Gas generator |
US20080222956A1 (en) * | 2005-06-03 | 2008-09-18 | Plasco Energy Group Inc. | System for the Conversion of Coal to a Gas of Specified Composition |
RU2545199C1 (ru) * | 2014-01-29 | 2015-03-27 | Андрей Иванович Мещанкин | Газификатор твердых бытовых отходов и твердого топлива |
RU2015105220A (ru) * | 2015-02-16 | 2016-08-27 | Валентин Фёдорович Надеев | Газификатор твёрдого топлива |
RU2655319C1 (ru) * | 2017-05-29 | 2018-05-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вятский государственный университет" | Газификатор твердого топлива |
RU2680135C1 (ru) * | 2018-08-31 | 2019-02-15 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственная Фирма "Эко-Страна" | Устройство и способ плазменной газификации углеродсодержащего материала и установка для генерирования тепловой/электрической энергии, в которой используется указанное устройство |
-
2020
- 2020-03-19 RU RU2020111352A patent/RU2737656C1/ru active
- 2020-12-02 WO PCT/RU2020/000655 patent/WO2021188004A1/ru active Application Filing
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3881885A (en) * | 1972-10-09 | 1975-05-06 | Johann Wagner | Gas generator |
US20080222956A1 (en) * | 2005-06-03 | 2008-09-18 | Plasco Energy Group Inc. | System for the Conversion of Coal to a Gas of Specified Composition |
RU2545199C1 (ru) * | 2014-01-29 | 2015-03-27 | Андрей Иванович Мещанкин | Газификатор твердых бытовых отходов и твердого топлива |
RU2015105220A (ru) * | 2015-02-16 | 2016-08-27 | Валентин Фёдорович Надеев | Газификатор твёрдого топлива |
RU2655319C1 (ru) * | 2017-05-29 | 2018-05-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вятский государственный университет" | Газификатор твердого топлива |
RU2680135C1 (ru) * | 2018-08-31 | 2019-02-15 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственная Фирма "Эко-Страна" | Устройство и способ плазменной газификации углеродсодержащего материала и установка для генерирования тепловой/электрической энергии, в которой используется указанное устройство |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112745964A (zh) * | 2021-02-02 | 2021-05-04 | 新疆八一钢铁股份有限公司 | 一种环保型的固废废旧轮胎欧冶炉处理装置 |
RU218994U1 (ru) * | 2022-12-27 | 2023-06-21 | Дмитрий Геннадиевич Алифиренко | Устройство деструкции органических отходов |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2021188004A1 (ru) | 2021-09-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Bhuiyan et al. | A review on thermo-chemical characteristics of coal/biomass co-firing in industrial furnace | |
Kaewluan et al. | Gasification of high moisture rubber woodchip with rubber waste in a bubbling fluidized bed | |
AP1241A (en) | Gasification reactor apparatus. | |
Madhiyanon et al. | Co-combustion of rice husk with coal in a cyclonic fluidized-bed combustor (ψ-FBC) | |
WO2007081296A1 (en) | Downdraft/updraft gasifier for syngas production from solid waste | |
Klinghoffer et al. | Gasification and pyrolysis of municipal solid waste (MSW) | |
WO2007037768A1 (en) | Solid waste gasification | |
Wei et al. | Co-combustion behavior of municipal solid waste and food waste anaerobic digestates: Combustion performance, kinetics, optimization, and gaseous products | |
WO1998010225A1 (fr) | Procede de gazeification de dechets utilisant un four de fusion rotatif | |
JP2014111775A (ja) | 廃棄物処理方法および装置 | |
KR101632147B1 (ko) | 바이오매스 발전설비 | |
Wilson et al. | A comparative assessment of commercial technologies for conversion of solid waste to energy | |
CN101469865A (zh) | 等离子体、氧化钙协同气化的垃圾生物质气化方法和设备 | |
KR20100048452A (ko) | 가연성 폐기물의 에너지 연료화 방법 및 가연성 폐기물의 가스화 장치 | |
CN103013568A (zh) | 一种固体有机废弃物等离子气化处理系统 | |
Saravanakumar et al. | Pilot-scale study on downdraft gasification of municipal solid waste with mass and energy balance analysis | |
Bukar et al. | Assessment of biomass gasification: a review of basic design considerations | |
RU2359011C1 (ru) | Способ конверсии твердого топлива и установка для его осуществления (варианты) | |
RU2737656C1 (ru) | Газификатор | |
CN110616089B (zh) | 一种高含湿有机物料产生合成气的气化装置 | |
WO2008092964A1 (en) | Liquid and liquid/gas stabilized plasma assisted combustion/gasification process | |
Yang et al. | Application potential of antibiotic fermentation residue for co-combustion with coal: Thermal behavior, gaseous products, and kinetics | |
Makwana et al. | An analysis of waste/biomass gasification producing hydrogen-rich syngas: A review | |
US20140109469A1 (en) | Process for minimizing dioxin formation during waste and biomass utilization | |
KR101097443B1 (ko) | 가연성 폐기물의 에너지 연료화 방법 및 가연성 폐기물의 가스화 장치 |