RU2738120C1 - Apparatus for producing heated gases from carbon-containing material - Google Patents
Apparatus for producing heated gases from carbon-containing material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2738120C1 RU2738120C1 RU2020108811A RU2020108811A RU2738120C1 RU 2738120 C1 RU2738120 C1 RU 2738120C1 RU 2020108811 A RU2020108811 A RU 2020108811A RU 2020108811 A RU2020108811 A RU 2020108811A RU 2738120 C1 RU2738120 C1 RU 2738120C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactor
- burner
- pipe
- heat
- furnace
- 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
- C10J3/56—Apparatus; Plants
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
Abstract
Description
Изобретение относится к области конструкции устройств для получения водорода и сопутствующих газообразных продуктов путем конверсии древесного угля при помощи водяного пара. Установка может быть применена при получении практически чистого водорода для последующего использования его в топливных элементах водородной энергетики.The invention relates to the field of construction of devices for producing hydrogen and related gaseous products by converting charcoal using water vapor. The unit can be used to obtain practically pure hydrogen for its subsequent use in fuel cells of hydrogen energy.
Известна установка, содержащая технологически связанные между собой реактор конверсии углерода, реактор разложения углекислого кальция CaCO3, реактор окисления оксида железа FeO, циклон, реторту, пиролизную печь, топку пиролизной печи, шлюз загрузки древесины, внутреннюю горелку, внешнюю горелку, дутьевой вентилятор, нагнетатель сжатого воздуха, пароперегреватель, шлюз выгрузки угля, нагреватель воздуха, форкамеру, верхний переток, нижний переток, нижний линейный переток, верхний линейный переток (см. описание патента на изобретение РФ №2615690). Недостатки известного устройства:A known installation containing a technologically interconnected reactor for the conversion of carbon, a reactor for the decomposition of calcium carbonate CaCO 3 , a reactor for oxidation of iron oxide FeO, a cyclone, a retort, a pyrolysis furnace, a pyrolysis furnace furnace, a wood loading gateway, an internal burner, an external burner, a blower, a blower compressed air, superheater, coal unloading gate, air heater, prechamber, upper crossflow, lower crossflow, lower linear crossflow, upper linear crossflow (see the description of the patent for invention of the Russian Federation No. 2615690). Disadvantages of the known device:
1. Не используется тепло уходящих нагретых печных продуктов сгорания для повышения тепловой эффективности установки.1. The heat of the outgoing heated furnace combustion products is not used to increase the thermal efficiency of the installation.
2. Не используется тепло отводимого нагретого водорода для повышения тепловой эффективности установки.2. The heat of the removed heated hydrogen is not used to increase the thermal efficiency of the installation.
3. Не используется тепло отводимого горячего воздуха с недостатком кислорода для повышения тепловой эффективности установки.3. The heat of the removed hot air with a lack of oxygen is not used to increase the thermal efficiency of the installation.
Указанные недостатки устранены в заявляемом изобретении, которое направлено на решение задачи повышения тепловой эффективности установки.These disadvantages are eliminated in the claimed invention, which is aimed at solving the problem of increasing the thermal efficiency of the installation.
Поставленная задача технически решается с помощью предлагаемой установки получения нагретых газов из углеродсодержащего материала, содержащей технологически связанные между собой реактор конверсии углерода, реактор разложения углекислого кальция СаСО3, реактор окисления оксида железа FeO, циклон, реторту, пиролизную печь, топку пиролизной печи, шлюз загрузки древесины, внутреннюю горелку, внешнюю горелку, дутьевой вентилятор, нагнетатель сжатого воздуха, пароперегреватель, шлюз выгрузки угля, нагреватель воздуха, форкамеру, верхний переток, нижний переток, нижний линейный переток, верхний линейный переток, согласно предлагаемому изобретению, в установке получения нагретых газов из углеродсодержащего материала дополнительно имеются технологически связанные между собой блок компьютерного управления, первичный и вторичный теплоутилизаторы для нагрева горелочного воздуха за счет теплоты отводимых газов после реактора разложения углекислого кальция СаСО3 и водорода, имеется пароподогреватель для подогрева водяного пара за счет использования теплоты печных продуктов сгорания, имеются соединенные электрической связью с блоком компьютерного управления: газоанализатор, расходомер и термометр, размещенные на трубе отвода печных продуктов сгорания, регулировочная задвижка, расходомер и термометр, размещенные на трубе отвода пиролизных газов, регулировочная задвижка, расходомер и термометр, размещенные на трубе подачи влажного водяного пара, регулировочная задвижка, термометр и расходомер, размещенные на трубе отвода водорода, регулировочная задвижка, размещенная на внутренней горелке, термометры для измерения температуры среды внутри пиролизной печи, реторты и реактора окисления оксида железа FeO, термометр и расходомер для измерения температуры и расхода перегретого водяного пара, термометр и расходомер для измерения температуры и расхода сжатого воздуха, имеется технологическая электрическая связь блока компьютерного управления с электродвигателями приводов дутьевого вентилятора и нагнетателя сжатого воздуха с возможностью изменения их частоты вращения.The task is technically solved with the help of the proposed installation for producing heated gases from a carbon-containing material, containing a technologically interconnected carbon conversion reactor, a calcium carbonate decomposition reactor CaCO 3 , an iron oxide FeO oxidation reactor, a cyclone, a retort, a pyrolysis furnace, a pyrolysis furnace furnace, a loading gateway wood, internal burner, external burner, blower fan, compressed air blower, steam superheater, coal unloading gate, air heater, prechamber, upper crossflow, lower crossflow, lower linear crossflow, upper linear crossflow, according to the invention, in an installation for obtaining heated gases from carbon-containing material additionally there are technologically interconnected computer control unit, primary and secondary heat exchangers for heating the burner air due to the heat of the exhaust gases after the reactor for the decomposition of calcium carbonate CaCO 3 and hydrogen, there is steam heating a heater for heating water vapor due to the use of the heat of furnace combustion products, there are electrically connected to the computer control unit: a gas analyzer, a flow meter and a thermometer located on the exhaust pipe of the furnace combustion products, a control valve, a flow meter and a thermometer located on the pipe for removing pyrolysis gases, control valve, flow meter and thermometer located on the wet steam supply pipe, control valve, thermometer and flow meter located on the hydrogen outlet pipe, control valve located on the internal burner, thermometers for measuring the temperature of the medium inside the pyrolysis furnace, retort and oxide oxidation reactor iron FeO, a thermometer and a flow meter for measuring the temperature and flow rate of superheated water vapor, a thermometer and a flow meter for measuring the temperature and flow rate of compressed air, there is a technological electrical connection of the computer control unit with electric motors of the blower fan drives of the boiler and compressed air blower with the ability to change their speed.
Конструкция заявляемого устройства приведена на фиг., где позициями обозначены следующие элементы и узлы:The design of the inventive device is shown in Fig., Where the positions indicate the following elements and assemblies:
1 - реактор конверсии углерода,1 - carbon conversion reactor,
2 - реактор разложения углекислого кальция CaCO3 2 - reactor for the decomposition of calcium carbonate CaCO 3
3 - реактор окисления оксида железа FeO,3 - reactor for oxidation of iron oxide FeO,
4 - труба перегретого водяного пара,4 - a pipe of superheated steam,
5 - труба сжатого воздуха,5 - compressed air pipe,
6 - труба отвода водорода,6 - a pipe for removing hydrogen,
7 - труба отвода углекислого газа,7 - a pipe for removing carbon dioxide,
8 - труба отвода воздуха с недостатком кислорода,8 - air exhaust pipe with a lack of oxygen,
9 - загрузка углекислого кальция CaCO3 и гематита Fe2O3,9 - loading of calcium carbonate CaCO 3 and hematite Fe 2 O 3 ,
10 - отработанный углекислый кальций CaCO3 и гематит Fe2O3,10 - spent calcium carbonate CaCO 3 and hematite Fe 2 O 3 ,
11 - отработанный оксид кальция СаО и зола,11 - spent calcium oxide CaO and ash,
12 - циклон,12 - cyclone,
13 - реторта,13 - retort,
14 - пиролизная печь,14 - pyrolysis oven,
15 - загрузка древесины,15 - loading wood,
16 - топка пиролизной печи,16 - firebox of the pyrolysis furnace,
17 - шлюз загрузки древесины,17 - timber loading gateway,
18 - труба отвода печных продуктов сгорания,18 - pipe for removal of furnace combustion products,
19 - труба отвода пиролизных газов,19 - pipe for removal of pyrolysis gases,
20 - внутренняя горелка,20 - internal burner,
21 - внешняя горелка,21 - external burner,
22 - дутьевой вентилятор,22 - blower fan,
23 - нагнетатель сжатого воздуха,23 - compressed air blower,
24 - атмосферный воздух,24 - atmospheric air,
25 - загрузка оксида кальция СаО,25 - loading calcium oxide CaO,
26 - пароперегреватель,26 - superheater,
27 - шлюз выгрузки угля,27 - coal unloading gateway,
28 - нагреватель воздуха,28 - air heater,
29 - труба подачи влажного водяного пара,29 - wet steam supply pipe,
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 CaCO3,35 - particles of calcium carbonate CaCO 3 ,
36 - форкамера,36 - prechamber,
37 - верхний переток,37 - upper crossflow,
38 - нижний переток,38 - bottom crossflow,
39 - нижний линейный переток,39 - bottom linear flow,
40 - верхний линейный переток,40 - upper linear crossflow,
41 - первичный теплоутилизатор,41 - primary heat exchanger,
42 - блок компьютерного управления,42 - computer control unit,
43 - пароподогреватель,43 - steam heater,
44 - термометр,44 - thermometer,
45 - топливо,45 - fuel
46 - регулировочная задвижка,46 - adjusting valve,
47 - расходомер,47 - flow meter,
48 - газоанализатор,48 - gas analyzer,
49 - горелочный воздух,49 - burner air,
50 - вторичный теплоутилизатор.50 - secondary heat exchanger.
Стрелками обозначены направления технологического движения компонентов и рабочих сред.The arrows indicate the directions of the technological movement of the components and working media.
Пунктирными линиями обозначены соединения электрической связью блока компьютерного управления 42 с термометрами 44, с электроприводными регулировочными задвижками 46, дутьевым вентилятором 22, нагнетателем сжатого воздуха 23, расходомерами 47 и газоанализатором 48.Dotted lines indicate electrical connections of the
Назначение и взаимодействие элементов и узлов следующее.The purpose and interaction of elements and nodes is as follows.
Реактор конверсии углерода 1 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 carbon conversion reactor 1 structurally represents a sealed heat-insulated container (thermal insulation is not conventionally shown in the figure), having mushroom-shaped nozzles at the bottom of the hearth, through which superheated water vapor is continuously blown through, supplied through
Необходимый для конверсии углерод в виде частиц древесного угля 31 размером до 12 мм производится непосредственно в составе установки в реторте 13, расположенной внутри пиролизной печи 14, из частиц древесины 30, загружаемых через герметичный шлюз 17.The carbon required for the conversion in the form of
В реактор 1 нагретые частицы древесного угля 31 поступают из реторты 13 через периодически открываемый шлюз выгрузки угля 27 и наклонную форкамеру 36.In the reactor 1, heated particles of
Шлюз 27 представляет собой крупногабаритную электроприводную огнестойкую задвижку, перекрывающую доступ частиц древесины 30 через наклонную форкамеру 36 в реактор 1.The gateway 27 is a large-sized electrically driven fire-resistant valve that blocks the access of
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.Superheated water vapor is obtained by supplying moist water vapor through the
Перегрев пара производится за счет теплоты процесса пиролиза древесины в реторте 13 и за счет теплоты сжигания выделяющегося пиролизного газа в горелке 20.Steam is superheated due to the heat of the wood pyrolysis process in the
В реакторе 1 при температуре 800…850°С во псевдоожиженном кипящем слое происходит реакция взаимодействия углерода, находящегося в составе частиц древесного угля 31, и перегретого водяного пара подаваемого по трубе 4 с выделением углекислого газа CO2 и водорода Н2:In the reactor 1 at a temperature of 800 ... 850 ° C in a fluidized fluidized bed, the interaction of carbon in the composition of
С+2H2O=CO2+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 CO2 с выделением некоторого количества дополнительной теплоты:In reactor 1, the reaction of interaction of
СаО+CO2=CaCO3.CaO + CO 2 = CaCO 3 .
Необходимый для поглощения углекислого газа CO2 мелкодисперсный порошок из частиц оксида кальция СаО 32 при первичном пуске и периодически при эксплуатации подается в реактор 1 сверху путем герметичной загрузки 25.The fine powder of
Псевдоожижение частиц угля 31 перегретым водяным паром производится при давлении 0,6…0,8 МПа. Давление выбирается исходя из создания требуемой высоты кипящего слоя, обусловленной также размером частиц оксида кальция СаО 32.Fluidization of
Отработанный оксид кальция СаО и зола 11 удаляются из реактора 1 через герметичный затвор, расположенный в поде реактора 1 (на фиг. конструкция затвора не показана).Spent calcium oxide CaO and
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 отвода водорода 6 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 a hydrogen outlet pipe to 6 consumers.
Расход водорода измеряется расходомеров 47 и изменяется с помощью электроприводной регулировочной задвижки 46, которые соединены электрической связью с блоком компьютерного управления 42.The hydrogen flow rate is measured by
По верхнему перетоку 37, представляющему собой - наклонный теплоизолированный трубопровод, с верхней зоны реактора 1 производится отвод частиц углекислого кальция СаСО3 35 и углерода С в составе угля в реактор 2, в который также снизу подается перегретый водяной пар через трубу 4 при давлении 0,6…0,8 МПа и сверху добавляются частицы 34 мелкозернистого гематита Fe2O3 из циклона 12.Along the
В реакторе 2 при температуре около 1020…1050°С протекают реакции разложения CaCO3 и соединения углерода, содержащегося в угле, с гематитом Fe2O3:In
СаСО3 → СаО+CO2,CaCO 3 → CaO + CO 2 ,
С+Fe2O3=CO2+FeO.C + Fe 2 O 3 = CO 2 + FeO.
Образующийся в реакторе 2 нагретый углекислый газ CO2 отводится потребителям через трубу 7 с затвором (на фиг. конструкция затвора не показана).The heated carbon dioxide CO 2 generated in the
Образующиеся частицы 33 оксида железа FeO отводятся через нижний линейный переток 39 в реактор 3.The resulting
По нижнему перетоку 38 частицы 32 оксида кальция СаО, получаемые в результате разложения углекислого кальция CaCO3 в реакторе 2, отводятся в реактор 1.Through the
Отработанные частицы углекислого кальция CaCO3 и гематита Fe2O3 10 периодически удаляются через герметичный затвор, расположенный в поде реактора 2 (на фиг. конструкция затвора не показана).Spent particles of calcium carbonate CaCO 3 and hematite Fe 2 O 3 10 are periodically removed through a sealed shutter located in the bottom of the reactor 2 (the design of the shutter is not shown in Fig.).
Отработанными являются частицы, которые имеют большие размеры или неоднородный химический состав и плотность и не участвуют в создании псевдоожиженного кипящего слоя.Waste particles are particles that are large or have a heterogeneous chemical composition and density and do not participate in the creation of a fluidized fluidized bed.
Взамен удаленных отработанных частиц углекислого кальция CaCO3 и гематита Fe2O3 путем загрузки 9 периодически вводится необходимое дополнительное количество углекислого кальция CaCO3 и гематита Fe2O3 через герметичный затвор (на фиг. конструкция затвора не показана).Instead of the removed spent particles of calcium carbonate CaCO 3 and hematite Fe 2 O 3 by loading 9, the required additional amount of calcium carbonate CaCO 3 and hematite Fe 2 O 3 is periodically introduced through a sealed shutter (the design of the shutter is not shown in Fig.).
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
4FeO+O2=2Fe2O.4FeO + O 2 = 2Fe 2 O.
Атмосферный воздух 24 забирается снаружи нагнетателем 23, нагревается в нагревателе 28, размещенном в топке 16, и далее под давлением 0,6…0,8 МПа подается снизу в реактор 3.Atmospheric air 24 is taken from the outside by a
Температура нагретого воздуха измеряется термометром 44, размещенным в трубе 5, который вырабатывает электрический сигнал и передает его по электрической связи в компьютерный блок 42.The temperature of the heated air is measured by a
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 atmospheric air 24 occurs due to the heat from combustion in the
Температура в реакторе 3 измеряется термометром 44, соединенным электрической связью с блоком компьютерного управления 42.The temperature in the
Нагнетатель 23 имеет приводной электродвигатель, соединенный электрической связью с блоком 42 компьютерного управления, с помощью которого за счет изменения частоты вращения электродвигателя по компьютерной программе регулируется количество воздуха, подаваемого в реактор 3 в соответствии с температурой нагрева воздуха в подогревателе 28 и температурой в реакторе 3.The
Применение блока для компьютерного управления 42 для 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 a
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
Теплоизолированная пиролизная печь 14 служит для первоначального нагрева реторты 13 с помощью комбинированной внешней горелки 21 путем сжигания газообразного или жидкого топлива 45 в потоке воздуха, подаваемого дутьевым вентилятором 22, электродвигатель которого соединен электрической связью с блоком 42 компьютерного управления с возможностью регулирования расхода воздуха.The thermally insulated
После разогрева реторты 13 и начала процесса пиролиза древесины подача топлива 45 в горелку 21 прекращается.After heating the
Дутьевой вентилятор 22 также подает воздух для сжигания пиролизного газа при помощи горелки 20, в которой сжигается часть пиролизного газа образующегося в реторте 13 при получении углерода в составе древесного угля 31. Остальная часть пиролизного газа отводится через трубу 19 потребителям.The
Горелка 20 оснащена электроприводной регулировочной задвижкой 46 с управлением от блока 42.The burner 20 is equipped with an electrically driven
Количество подаваемого воздуха в топку 16 регулируется за счет изменения числа оборотов электродвигателя дутьевого вентилятора 22 по компьютерной команде блока 42 в соответствии с температурами, измеряемыми термометрами 44 внутри реторты 13 и внутри печи 14.The amount of air supplied to the
Температура отводимых печных продуктов сгорания в трубе 18 и температура отводимых пиролизных газов в трубе 19 измеряются термометрами 44, соединенными электрической связью с блоком компьютерного управления 42.The temperature of the discharged furnace combustion products in the
Температуры подогретого водяного пара после пароподогревателя 43 и после пароперегревателя 26 измеряются термометрами 44, соединенными электрической связью с блоком компьютерного управления 42.The temperatures of the heated water vapor after the
Дутьевой вентилятор 22 подает воздух в первичный теплоутилизатор 41, в котором этот воздух нагревается за счет утилизации теплоты воздуха с недостатком кислорода, отводимого по трубе 8.The blowing
Вторичный теплоутилизатор 50 служит для нагрева воздуха 49 за счет теплоты нагретого водорода, отводимого по трубе 6.The
Пароподогреватель 43 служит для подогрева водяного пара, подаваемого по трубе 29, за счет теплоты печных продуктов сгорания, отводимых по трубе 18.The
Наличие первичного 41 и вторичного 50 теплоутилизаторов, пароподогревателя 43 является отличительным признаком, обеспечивающим получением положительного технического результата по сравнению с известным устройством.The presence of primary 41 and secondary 50 heat exchangers,
Конечный положительный технический результат состоит в том, что за счет нагрева горелочного воздуха в теплоутилизаторах увеличивается энтальпия подводимого на горение воздуха и, по сравнению с известным устройством, повышается тепловая эффективность установки, то есть достигается положительный технический эффект.The final positive technical result is that due to the heating of the burner air in the heat recovery units, the enthalpy of the air supplied for combustion increases and, in comparison with the known device, the thermal efficiency of the installation increases, that is, a positive technical effect is achieved.
Подогрев пара 29 в пароподогревателе 43 увеличивает температуру перегрева пара в пароперегревателе 26, что приводит к экономии топлива на осуществление технологического процесса получения водорода.Heating the
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 losses with exhaust gases, from chemical and mechanical incompleteness of combustion and from external cooling,%.
Потери теплоты с уходящими газами q2 в известной установке достигают 25% от теплоты сжигаемого топлива.Heat losses with exhaust gases q 2 in the known installation reach 25% of the heat of the combusted fuel.
Поэтому при постоянных значениях q3, q4, q5 снижение потерь тепла с уходящими газами q2 путем утилизации теплоты в теплоутилизаторах 41, 50 и в пароподогревателе 43 в заявляемой конструкции позволяет достигнуть положительного технического результата, заключающегося в повышения тепловой эффективности установки q1.Therefore, at constant values of q 3 , q 4 , q 5, reducing heat losses with exhaust gases q2 by utilizing heat in
В заявляемой установке имеется газоанализатор 48, измеряющий состав печных продуктов сгорания, отводимых по трубе 18.The inventive installation has a
Газоанализатор 48 соединен электрической связью с блоком компьютерного управления 42. По измеренной газоанализатором 48 концентрации кислорода O2 компьютером рассчитывается коэффициент избытка воздуха α по формулеThe
α=(21-0,1×O2)/(21-O2),α = (21-0.1 × O 2 ) / (21-O 2 ),
где O2 - концентрация кислорода в печных продуктах сгорания, %. Коэффициент избытка воздуха а это отношение количества действительного расхода воздуха, подаваемого на горение, к теоретически необходимому для стехиометрического сжигания единицы количества топлива.where O 2 is the oxygen concentration in the furnace combustion products,%. The excess air ratio is the ratio of the actual flow rate of air supplied for combustion to the theoretically required for stoichiometric combustion of a unit of fuel.
Изменение действительного количества воздуха, подаваемого на горение, производится путем изменения числа оборотов дутьевого вентилятора 22 с частотно регулируемым электроприводом по компьютерной команде от блока 42.The change in the actual amount of air supplied for combustion is made by changing the number of revolutions of the blowing
Теоретически необходимое количество воздуха задается по компьютерной программе блока 42 в соответствии с теплотой сгорания сжигаемого топлива в горелках 20 и 21.Theoretically, the required amount of air is set according to the computer program of
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 блоком компьютерного управления 42.To control the fuel consumption in the combined
Включение в работу горелки 20 производится путем открытия по компьютерной команде электроприводной регулировочной задвижки 46 для подачи части пиролизного газа на сжигание.The burner 20 is turned on by opening, on a computer command, an electrically driven
При этом подача топлива 45 во внешнюю горелку 21 прекращается с помощью закрытия задвижки 46 по компьютерной команде от блока 42.In this case, the supply of
Необходимый воздух для работы горелки 20 поступает через воздушную проточную часть горелки 21.The air required for the operation of the burner 20 enters through the air flow path 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 расположенным на трубе 6 расходомера 47 количества отводимого водорода обеспечивается минимизация 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 и 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 factor α = 1.03 and the fuel combustion process is carried out with large excess air coefficients α >> 1.03 to prevent harmful emissions of unburned hydrocarbon products into the atmosphere.
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 загрузка реакторов 1 и 2 необходимым для возбуждения реакций количеством частиц оксида кальция СаО, углекислого кальция CaCO3 и гематита Fe2O3.
Производится загрузка древесины 15 через шлюз 17 в реторту 13.
Включается горелка 21, дутьевой вентилятор 22 и подается топливо 45, воспламеняемое при помощи запальника (на фиг. запальник 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 древесины 30.The
Непосредственно начало процесса пиролиза протекает без доступа воздуха при некотором избыточном давлении в реторте 13 при закрытой регулировочной задвижке 46 на трубе отвода пиролизных газов 19 при температуре в реторте 500…600°С.The immediate beginning of the pyrolysis process proceeds without air access at a certain excess pressure in the
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 internal burner 20 into the
С наступлением активной стадии пиролиза подача топлива 45 в горелку 21 прекращается.With the onset of the active stage of pyrolysis, the supply of
Подается влажный водяной пар по трубе 29 на подогрев и затем на перегрев и воздух 24 нагнетателем 23.Wet water vapor is supplied through
Количество используемого пиролизного газа в топке 16 регулируется по компьютерной команде от блока 42 электроприводной задвижкой 46 на горелке 20.The amount of pyrolysis gas used in the
После прогрева внутренних объемов реакторов 1 и 2 перегретым водяным паром, подаваемым по трубе 4 и прогрева реактора 3 нагретым воздухом 51 в реактор 1 подаются нагретые частицы древесного угля 31 из реторты 13 путем открытия шлюза 27.After heating the internal volumes of
Высота псевдоожиженного слоя в реакторах 1 и 2 регулируется путем изменения количества подаваемого по трубе 4 перегретого водяного пара и загружаемого количества частиц оксида кальция СаО, углекислого кальция CaCO3 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 с недостатком кислорода - по трубе 8.Released useful gaseous products are discharged to consumers: hydrogen - through
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020108811A RU2738120C1 (en) | 2020-02-28 | 2020-02-28 | Apparatus for producing heated gases from carbon-containing material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020108811A RU2738120C1 (en) | 2020-02-28 | 2020-02-28 | Apparatus for producing heated gases from carbon-containing material |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2738120C1 true RU2738120C1 (en) | 2020-12-08 |
Family
ID=73792427
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020108811A RU2738120C1 (en) | 2020-02-28 | 2020-02-28 | Apparatus for producing heated gases from carbon-containing material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2738120C1 (en) |
Citations (4)
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 |
RU2225428C2 (en) * | 2002-03-04 | 2004-03-10 | Ипатов Владимир Васильевич | Method for producing charcoal, heat power and fuel gas and apparatus for performing the same |
RU2290428C2 (en) * | 2001-07-31 | 2006-12-27 | Дженерал Электрик Компани | Method of coal conversion for obtaining quality hydrogen for fuel mixtures and carbon dioxide ready for utilization 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
- 2020-02-28 RU RU2020108811A patent/RU2738120C1/en active
Patent Citations (4)
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 |
RU2290428C2 (en) * | 2001-07-31 | 2006-12-27 | Дженерал Электрик Компани | Method of coal conversion for obtaining quality hydrogen for fuel mixtures and carbon dioxide ready for utilization and device for realization of this method |
RU2225428C2 (en) * | 2002-03-04 | 2004-03-10 | Ипатов Владимир Васильевич | Method for producing charcoal, heat power and fuel gas and apparatus for performing the same |
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 |
---|---|---|
CN1376188A (en) | Method for gasifying organic materials and mixtures of materials | |
JP2879657B2 (en) | Equipment for manufacturing fired bulk materials | |
KR20070048149A (en) | Method and apparatus of gasification under igcc system | |
CN102746902B (en) | Gasification method of organic wastes and special gasification furnace | |
JPS61185591A (en) | Manufacture of gas | |
US2592730A (en) | Gas-producing furnace and burner therefor | |
RU2615690C1 (en) | Plant for hot gas production from carbonaceous material | |
RU2738120C1 (en) | Apparatus for producing heated gases from carbon-containing material | |
KR860000354A (en) | Carbon Vaporization | |
RU2737155C1 (en) | Apparatus for processing hydrocarbon biomass to obtain hydrogen-containing gases with high energy potential | |
JPS63140805A (en) | Gasification apparatus for biomass fuel gasification compound power generation | |
EP2784145A1 (en) | Gasification reactor | |
WO2020203629A1 (en) | Method and apparatus for producing quick lime using coke dry quenching facility | |
JP2004217834A (en) | Method for recovering gas in treatment of biomass in cdq | |
RU2657042C2 (en) | Method for producing a combustible gas from a solid fuel and reactor for its implementation | |
JPS61207492A (en) | Coal gasifying apparatus | |
US4295331A (en) | Process for the production of energy from solid hydrocarbon fuels | |
CN204085148U (en) | Coal gasification and heat treatment all-in-one oven | |
JPS61207493A (en) | Coal gasifying apparatus | |
US2515545A (en) | Method of and apparatus for controlling the combustion rate and composition of the combustion gases in the burning of solid fuel | |
US570382A (en) | Apparatus for manufacturing fuel-gas | |
CN216591714U (en) | High-load high-parameter waste incineration boiler | |
WO2020203630A1 (en) | Method and apparatus for producing quick lime using coke dry quenching facility and heat exchanger | |
JPS60161481A (en) | Apparatus for burning powdered coke in coke dry quenching apparatus | |
SU1120009A1 (en) | Method of heat treatment of dust like solid fuel |