RU2777700C1

RU2777700C1 - Two-stage gas generator

Info

Publication number: RU2777700C1
Application number: RU2021137469A
Authority: RU
Inventors: Евгений Анатольевич Бойко; Александр Викторович Страшников
Filing date: 2021-12-16
Publication date: 2022-08-09

Abstract

FIELD: heat and power, metallurgical and chemical industries.

SUBSTANCE: invention relates to heat and power, metallurgical and chemical industries and can be used to produce generator gas from solid carbonaceous fuel. The claimed two-stage gas generator, simultaneously operating in the mode of the direct process of gasification of solid carbon-containing fuel and in the mode of the inverted process of gasification of the resulting coke residue, contains a device 1 for supplying solid fuel, a device 2 for supplying a gasifying agent, a nozzle 3 for injecting additional steam, a housing 5 with an internal partition 4, a steam-water collector 6, a device 7 for the output of the resulting generator gas, a movable two-section grate 8 and a bunker 9 for ash and slag, as well as the necessary connections between them.

EFFECT: improving the quality of the resulting generator gas by reducing the corresponding concentrations of volatile resinous substances and fine particles of solid carbon-containing fuel in it.

5 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетической, металлургической и химической промышленности и может быть использовано для получения генераторного газа из твердого углеродсодержащего топлива.SUBSTANCE: invention relates to heat and power, metallurgical and chemical industries and can be used to produce generator gas from solid carbonaceous fuel.

Из уровня техники известен двухрежимный газогенератор, описанный в (RU 199402 U1, МПК C10J 3/02, опубл. 31.08.2020), работающий в режимах прямого или обращенного процесса газификации. Данный газогенератор содержит корпус, включающий внешнюю и внутреннюю верхние секции корпуса, конусообразную секцию с рабочей зоной, нижнюю секцию корпуса и крышку корпуса с центральным загрузочным отверстием, сопряженным с бункером твердого углеродсодержащего топлива, колосниковую решетку, патрубок и дутьевую штангу для подачи газифицирующего агента в режиме прямого или обращенного процесса газификации соответственно, первый выпускной патрубок и второй выпускной патрубок для вывода генераторного газа, полученного в режиме прямого или обращенного процесса газификации соответственно, а также необходимые связи между ними. При этом между соответствующими стенками внешней и внутренней верхними секциями корпуса образовано первое кольцевой пространство, открытое снизу, а между соответствующими стенками конусообразной секции и внутренней верхней секцией корпуса образовано второе кольцевое пространство, связанное с рабочей зоной.A dual-mode gas generator is known from the prior art, described in (RU 199402 U1, IPC C10J 3/02, publ. 08/31/2020), operating in the modes of direct or reversed gasification process. This gas generator contains a housing, including an outer and inner upper sections of the housing, a cone-shaped section with a working area, a lower section of the housing and a housing cover with a central loading opening associated with a hopper of solid carbon-containing fuel, a grate, a branch pipe and a blast rod for supplying a gasifying agent in the mode direct or reversed gasification process, respectively, the first outlet and the second outlet for the output of the producer gas obtained in the direct or reversed gasification process, respectively, as well as the necessary connections between them. At the same time, a first annular space is formed between the respective walls of the outer and inner upper sections of the housing, open from below, and a second annular space is formed between the corresponding walls of the cone-shaped section and the inner upper section of the housing, associated with the working area.

Особенность использования данного двухрежимного газогенератора заключается в том, что в одном корпусе двухрежимного газогенератора предусмотрена возможность осуществления в один момент времени только прямого либо только обращенного процесса газификации твердого углеродсодержащего топлива. В результате осуществления в одном корпусе двухрежимного газогенератора только прямого процесса газификации твердого углеродсодержащего топлива полученный генераторный газ содержит высокую концентрацию летучих смолистых веществ.The peculiarity of using this dual-mode gas generator is that in one housing of the dual-mode gas generator it is possible to carry out at one time only the direct or only the inverse process of gasification of solid carbon-containing fuel. As a result of the implementation in one case of a dual-mode gas generator, only the direct process of gasification of solid carbon-containing fuel, the resulting generator gas contains a high concentration of volatile resinous substances.

Как следствие, недостатком данного двухрежимного газогенератора является низкое качество получаемого генераторного газа, обусловленное высоким содержанием в нем летучих смолистых веществ.As a consequence, the disadvantage of this dual-mode gas generator is the low quality of the resulting generator gas, due to the high content of volatile resinous substances in it.

Наиболее близким техническим решением к заявленному является двухстадийный газогенератор, описанный в (CN 201321439 Y, МПК С10В 53/02, опубл. 07.10.2019), содержащий устройство для подачи твердого топлива, устройство подачи газифицирующего агента, внутреннюю перегородку, посредством которой верхняя часть внутренней полости корпуса двухстадийного газогенератора разделена на камеру прямого процесса газификации и камеру обращенного процесса газификации, устройство для вывода полученного генераторного газа и бункер для золы и шлака, смонтированный на нижнем торце корпуса двухстадийного газогенератора, причем в верхнем торце внутренней перегородки выполнен канал, предназначенный для вывода генераторного газа из камеры прямого процесса газификации в камеру обращенного процесса газификации, а нижний торец внутренней перегородки расположен в нижней части внутренней полости корпуса двухстадийного газогенератора.The closest technical solution to the claimed one is a two-stage gas generator described in (CN 201321439 Y, IPC C10B 53/02, publ. The chamber cavity of the two-stage gas generator is divided into a chamber for the direct gasification process and a chamber for the inverted gasification process, a device for outputting the produced generator gas and a hopper for ash and slag mounted on the lower end of the two-stage gas generator housing, and in the upper end of the inner partition there is a channel designed to output the generator gas from the chamber of the direct gasification process to the chamber of the inverted gasification process, and the lower end of the internal partition is located in the lower part of the internal cavity of the two-stage gas generator housing.

Особенность конструкции данного двухстадийного газогенератора заключается в наличии в ней наклонного неподвижного дна корпуса, по которому отработанное топливо поступает бункер для золы и шлака.The design feature of this two-stage gas generator is the presence of an inclined fixed bottom of the body, through which the spent fuel enters the ash and slag bin.

Однако при большом угле наклона неподвижного дна корпуса в данном двухстадийном газогенераторе топливо не успевает газифицироваться в упомянутых камерах и быстро проваливаться из корпуса в бункер для золы и шлака, что чревато снижением эффективности газификации топлива в данном двухстадийном газогенераторе в целом. При этом при малом угле наклона неподвижного дна корпуса в данном двухстадийном газогенераторе отработанное топливо накапливается в упомянутых камерах и быстро заполняет внутреннюю полость корпуса, что чревато прекращением работы и аварийной остановкой двухстадийного газогенератора, что также способствует снижению эффективности газификации твердого топлива в данном двухстадийном газогенераторе.However, with a large angle of inclination of the fixed bottom of the body in this two-stage gas generator, the fuel does not have time to be gasified in the said chambers and quickly fall out of the body into the ash and slag bin, which is fraught with a decrease in the efficiency of fuel gasification in this two-stage gas generator as a whole. At the same time, at a small angle of inclination of the fixed bottom of the body in this two-stage gas generator, the spent fuel accumulates in the said chambers and quickly fills the internal cavity of the body, which is fraught with a cessation of operation and an emergency stop of the two-stage gas generator, which also contributes to a decrease in the efficiency of gasification of solid fuel in this two-stage gas generator.

Задачей изобретения является создание эффективного двухстадийного газогенератора, одновременно работающего в режиме прямого процесса газификации твердого углеродсодержащего топлива и в режиме обращенного процесса газификации образующегося коксового остатка.The objective of the invention is to create an efficient two-stage gas generator, simultaneously operating in the mode of the direct process of gasification of solid carbon-containing fuel and in the mode of the reverse process of gasification of the resulting coke residue.

Технический результат, обеспечиваемый при осуществлении заявленного изобретения, заключается в повышении качества получаемого генераторного газа за счет снижения в нем соответствующих концентраций летучих смолистых веществ и мелких частиц твердого углеродсодержащего топлива.The technical result provided by the implementation of the claimed invention is to improve the quality of the produced generator gas by reducing the corresponding concentrations of volatile tarry substances and small particles of solid carbon-containing fuel in it.

Поставленная задача решается тем, что в двухстадийном газогенераторе, содержащим устройство 1 для подачи твердого топлива, устройство 2 подачи газифицирующего агента, внутреннюю перегородку 4, посредством которой верхняя часть внутренней полости корпуса 5 двухстадийного газогенератора разделена на камеру 5¹ прямого процесса газификации и камеру 5² обращенного процесса газификации, устройство 7 для вывода полученного генераторного газа и бункер 9 для золы и шлака, смонтированный на нижнем торце корпуса 5 двухстадийного газогенератора, причем в верхнем торце внутренней перегородки 4 выполнен канал, предназначенный для вывода генераторного газа из камеры 5¹ прямого процесса газификации в камеру 5² обращенного процесса газификации, а нижний торец внутренней перегородки 4 расположен в нижней части внутренней полости корпуса 5 двухстадийного газогенератора, согласно изобретению устройство 2 для подачи твердого топлива, смонтированное на верхнем торце корпуса 5 двухстадийного газогенератора, расположено над камерой 5¹ прямого процесса газификации, дополнительно содержит подвижную двухсекционную колосниковую решетку 8, установленную в нижней части внутренней полости корпуса 5 двухстадийного газогенератора под пароводяным коллектором 6, закрепленным на нижнем торце внутренней перегородки 4 в нижней части внутренней полости корпуса 5 двухстадийного газогенератора на уровне наибольших температур газификации, при этом устройство 2 подачи газифицирующего агента и устройство 7 для вывода полученного генераторного газа соответственно размещены под камерой 5¹прямого процесса газификации и камерой 5² обращенного процесса газификации внутри соответствующих секций подвижной двухсекционной колосниковой решетки 8, причем между упомянутым пароводяным коллектором 6 и подвижной двухсекционной колосниковой решеткой 8 образован зазор, величина которого равна толщине слоя коксового остатка, образующегося в камере 5¹ прямого процесса газификации.The problem is solved by the fact that in a two-stage gas generator containing a device 1 for supplying solid fuel, a device 2 for supplying a gasifying agent, an internal partition 4, through which the upper part of the internal cavity of the housing 5 of the two-stage gas generator is divided into a chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process and a chamber 5 ² reversed gasification process, a device 7 for the output of the generated generator gas and a bunker 9 for ash and slag, mounted on the lower end of the housing 5 of the two-stage gasifier, and in the upper end of the inner partition 4 there is a channel designed to output the generator gas from the chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process into the chamber 5 ^{2 of} the inverted gasification process, and the lower end of the internal partition 4 is located in the lower part of the internal cavity of the housing 5 of the two-stage gas generator, according to the invention, the device 2 for supplying solid fuel, mounted on the upper end of the housing 5 of the two-stage gas generator ra, located above the chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process, additionally contains a movable two-section grate 8 installed in the lower part of the internal cavity of the housing 5 of the two-stage gas generator under the steam-water collector 6 fixed on the lower end of the internal partition 4 in the lower part of the internal cavity of the housing 5 of the two-stage gas generator at the level of the highest gasification temperatures, while the device 2 for supplying a gasifying agent and the device 7 for outputting the resulting generator gas are respectively placed under the chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process and the chamber 5 ^{2 of} the inverted gasification process inside the respective sections of the movable two-section grate 8, and between the said steam-water collector 6 and a movable two-section grate 8 formed a gap, the value of which is equal to the thickness of the layer of coke residue formed in the chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process.

В частном варианте осуществления заявленного изобретения двухстадийный газогенератор дополнительно содержит форсунку 3 для впрыска дополнительного пара, смонтированную на верхнем торце корпуса 5 двухстадийного газогенератора над камерой 5² обращенного процесса газификации.In a particular embodiment of the claimed invention, the two-stage gas generator further comprises a nozzle 3 for injection of additional steam, mounted on the upper end of the housing 5 of the two-stage gas generator above the chamber 5 ^{2 of} the inverted gasification process.

В частном варианте осуществления заявленного изобретения внутренняя перегородка 4 выполнена футерованной.In a private embodiment of the claimed invention, the inner partition 4 is lined.

В частном варианте осуществления заявленного изобретения корпус 5 двухстадийного газогенератора выполнен футерованным.In a particular embodiment of the claimed invention, the housing 5 of the two-stage gas generator is lined.

В частном варианте осуществления заявленного изобретения корпус 5 двухстадийного газогенератора снабжен рубашкой охлаждения.In a particular embodiment of the claimed invention, the housing 5 of the two-stage gas generator is provided with a cooling jacket.

За счет наличия в конструкции заявленного изобретения подвижной двухсекционной колосниковой решетки 8, установленной в нижней части внутренней полости корпуса 5 двухстадийного газогенератора, твердое углеродсодержащее топливо и образующийся коксовый остаток соответственно успевают газифицироваться в упомянутых камерах 5¹ и 5²прямого и обращенного процессов газификации, а образующиеся зола и шлак своевременно проваливаться с подвижной двухсекционной колосниковой решетки 8 в бункер 9 для золы и шлака. В этом случае устраняется аварийная остановка заявленного двухстадийного газогенератора вследствие переполнения отработанным твердым углеродсодержащим топливом внутренней полости его корпуса 5, что способствует повышению эффективности газификации твердого углеродсодержащего топлива в заявленном двухстадийном газогенераторе.Due to the presence in the design of the claimed invention of a movable two-section grate 8 installed in the lower part of the internal cavity of the housing 5 of the two-stage gas generator, solid carbon-containing fuel and the resulting coke residue, respectively, have time to be gasified in the mentioned chambers 5 ¹ and 5 ^{2 of} the direct and reverse gasification processes, and the resulting ash and slag fall in a timely manner from the movable two-section grate 8 into the bunker 9 for ash and slag. In this case, the emergency shutdown of the claimed two-stage gas generator is eliminated due to the overflow of the internal cavity of its housing 5 with spent solid carbon-containing fuel, which helps to increase the efficiency of gasification of solid carbon-containing fuel in the claimed two-stage gas generator.

За счет того, что между пароводяным коллектором 6, закрепленным на нижнем торце внутренней перегородки 4 в нижней части внутренней полости корпуса 5 двухстадийного газогенератора на уровне наибольших температур газификации, и подвижной двухсекционной колосниковой решеткой 8 образован зазор, величина которого равна толщине слоя коксового остатка, образующегося в камере 5¹ прямого процесса газификации, в камеру 5² обращенного процесса газификации посредством подвижной двухсекционной колосниковой решетки 8 поступает коксовый остаток с определенной толщиной его слоя. Толщина слоя коксового остатка, образующегося в камере 5¹ прямого процесса газификации, на соответствующей секции подвижной двухсекционной колосниковой решетки 8 в камере 5² обращенного процесса газификации позволяет задерживать внутри объема данного слоя мелкие частицы твердого углеродсодержащего топлива, вынесенные генераторным газом из камеры 5¹ прямого процесса газификации, что снижает концентрацию мелких частиц твердого углеродсодержащего топлива в генераторном газе, полученным в камере 5²обращенного процесса газификации. Снижение концентрации мелких частиц твердого углеродсодержащего топлива в полученном генераторном газе, которое выводится посредством соответствующего устройства 7 из корпуса 5 двухстадийного газогенератора, обеспечивает повышение качества такого полученного генераторного газа.Due to the fact that between the steam-water collector 6, fixed on the lower end of the internal partition 4 in the lower part of the internal cavity of the housing 5 of the two-stage gas generator at the level of the highest gasification temperatures, and the movable two-section grate 8, a gap is formed, the size of which is equal to the thickness of the layer of coke residue formed in the chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process, the coke residue with a certain thickness of its layer enters the chamber 5 ^{2 of} the reverse gasification process by means of a movable two-section grate 8. The thickness of the layer of coke residue formed in the chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process, on the corresponding section of the movable two-section grate 8 in the chamber 5 ^{2 of} the inverted gasification process, makes it possible to retain fine particles of solid carbon-containing fuel inside the volume of this layer, carried out by the generator gas from the chamber 5 ^{1 of} the direct process gasification, which reduces the concentration of small particles of solid carbonaceous fuel in the producer gas obtained in the chamber 5 ^{2 of} the reversed gasification process. Reducing the concentration of fine particles of solid carbonaceous fuel in the produced producer gas, which is removed by means of a suitable device 7 from the casing 5 of the two-stage gas generator, improves the quality of such produced producer gas.

За счет того, что устройство 2 для подачи твердого топлива, смонтированное на верхнем торце корпуса 5 двухстадийного газогенератора, расположено над камерой 5¹ прямого процесса газификации, а устройство 2 подачи газифицирующего агента и устройство 7 для вывода полученного генераторного газа соответственно размещены под камерой 5¹ прямого процесса газификации и камерой 5² обращенного процесса газификации внутри соответствующих секций подвижной двухсекционной колосниковой решетки 8, одновременно обеспечивают газификацию твердого углеродсодержащего топлива в камере 5¹ прямого процесса газификации и газификацию коксового остатка, образующегося в камере 5¹ прямого процесса газификации, в камере 5² обращенного процесса газификации. В процессе такой двухстадийной газификации в камере 5² обращенного процесса газификации осуществляется термическое разложении летучих смолистых веществ, образующихся в камере 5¹ прямого процесса газификации, что приводит к снижению концентрации летучих смолистых веществ в полученном генераторном газе. Снижение концентрации летучих смолистых веществ в полученном генераторном газе также приводит к повышению его качества.Due to the fact that the device 2 for supplying solid fuel, mounted on the upper end of the housing 5 of the two-stage gas generator, is located above the chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process, and the device 2 for supplying the gasifying agent and the device 7 for outputting the resulting generator gas, respectively, are placed under the chamber 5 ¹ of the direct gasification process and the chamber 5 ^{2 of} the reverse gasification process inside the respective sections of the movable two-section grate 8, simultaneously provide gasification of solid carbon-containing fuel in the chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process and gasification of the coke residue formed in the chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process in the chamber 5 ² reversed gasification process. In the process of such two-stage gasification in the chamber 5 ^{2 of} the reverse gasification process, thermal decomposition of volatile tars formed in the chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process is carried out, which leads to a decrease in the concentration of volatile tars in the resulting producer gas. A decrease in the concentration of volatile resinous substances in the resulting generator gas also leads to an increase in its quality.

Заявленное изобретение иллюстрируется чертежами, на которых изображено следующее.The claimed invention is illustrated by drawings, which show the following.

На фиг. 1 схематично изображен общий вид заявленного двухстадийного газогенератора в вертикальном разрезе.In FIG. 1 schematically shows a general view of the claimed two-stage gas generator in vertical section.

На фиг. 2 приведена схема работы заявленного двухстадийного газогенератора одновременно в режиме прямого процесса газификации твердого углеродсодержащего топлива и в режиме обращенного процесса газификации образующегося коксового остатка.In FIG. 2 shows a diagram of the operation of the claimed two-stage gas generator simultaneously in the mode of the direct process of gasification of solid carbon-containing fuel and in the mode of the inverse process of gasification of the resulting coke residue.

На фиг. 3 - зависимость низшей теплоты

сгорания основных видов твердого углеродсодержащего топлива, а именно: каменных углей, бурых углей, древесины и твердых бытовых отходов (ТБО), при различных способах газификации.In FIG. 3 - dependence of lower heat

combustion of the main types of solid carbon-containing fuels, namely: coal, brown coal, wood and municipal solid waste (MSW), with various gasification methods.

На фиг. 4 - зависимость изменений концентрации летучих смолистых веществ С_см и концентрации мелких частиц твердого углеродсодержащего топлива С_мч в генераторном газе, полученном в камере 5² обращенного процесса газификации, от высоты hсл слоя образующегося коксового остатка.In FIG. 4 - dependence of changes in the concentration of volatile tarry substances C _cm and the concentration of fine particles of solid carbon-containing fuel C _mch in the generator gas obtained in the chamber 5 ^{2 of} the reverse gasification process, on the height hsl of the layer of the formed coke residue.

Заявленный двухстадийный газогенератор, одновременно работающий в режиме прямого процесса газификации твердого углеродсодержащего топлива и в режиме обращенного процесса газификации образующегося коксового остатка, содержит устройство 1 для подачи твердого топлива, устройство 2 подачи газифицирующего агента, корпус 5 с внутренней перегородкой 4, пароводяной коллектор 6, устройство 7 для вывода полученного генераторного газа, подвижную двухсекционную колосниковую решетку 8 и бункер 9 для золы и шлака.The claimed two-stage gas generator, simultaneously operating in the mode of the direct process of gasification of solid carbon-containing fuel and in the mode of the inverse process of gasification of the resulting coke residue, contains a device 1 for supplying solid fuel, a device 2 for supplying a gasifying agent, a housing 5 with an internal partition 4, a steam-water collector 6, a device 7 for the output of the resulting generator gas, a movable two-section grate 8 and a bunker 9 for ash and slag.

Корпус 5 заявленного двухстадийного газогенератора может быть выполнен из любой известной марки жаропрочной углеродистой стали, выдерживающего повышенное давление перегретого пара до 4,0 МПа, температуру перегретого пара, равную 400°С, и температуру внешней среды выше 800°С. В одном из частных вариантов осуществления заявленного изобретения корпус 5 двухстадийного газогенератора выполнен футерованным (на фиг. 1 и 2 не показано), а в другом - снабжен рубашкой охлаждения (на фиг. 1 и 2 не показано). Рубашка охлаждения представляют собой полость, огибающую корпус 5 двухстадийного газогенератора, в которой может циркулировать любой тип известного охлаждающего реагента, например, вода, воздух, фреон и т.п. Рубашка охлаждения посредством соответствующих патрубков ввода и вывода охлаждающего реагента соединены с системой охлаждения (на фиг. 1 и 2 не показана).The body 5 of the proposed two-stage gas generator can be made of any known brand of heat-resistant carbon steel that can withstand high superheated steam pressure up to 4.0 MPa, superheated steam temperature equal to 400°C, and ambient temperature above 800°C. In one of the private embodiments of the claimed invention, the housing 5 of the two-stage gas generator is lined (not shown in Figs. 1 and 2), and in the other it is equipped with a cooling jacket (not shown in Figs. 1 and 2). The cooling jacket is a cavity enveloping the housing 5 of a two-stage gas generator, in which any type of known cooling agent can circulate, for example, water, air, freon, etc. The cooling jacket is connected to the cooling system by means of the respective inlet and outlet pipes of the cooling agent (not shown in Figs. 1 and 2).

Верхняя часть внутренней полости корпуса 5 двухстадийного газогенератора посредством внутренней перегородки 4 разделена на камеру 5¹ прямого процесса газификации и камеру 5² обращенного процесса газификации.The upper part of the internal cavity of the housing 5 of the two-stage gas generator is divided by means of an internal partition 4 into a chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process and a chamber 5 ^{2 of} the reverse gasification process.

В частном варианте осуществления заявленного изобретения внутренняя перегородка 4 выполнена футерованной (на фиг. 1 и 2 не показано). В верхнем торце внутренней перегородки 4 выполнен канал, предназначенный для вывода генераторного газа из камеры 5¹ прямого процесса газификации в камеру 5² обращенного процесса газификации.In a private embodiment of the claimed invention, the inner partition 4 is lined (not shown in Figs. 1 and 2). In the upper end of the inner partition 4 there is a channel designed to output the generator gas from the chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process to the chamber 5 ^{2 of} the reverse gasification process.

Устройство 2 для подачи твердого топлива, смонтированное на верхнем торце корпуса 5 двухстадийного газогенератора, расположено над камерой 5¹ прямого процесса газификации.The device 2 for supplying solid fuel, mounted on the upper end of the housing 5 of the two-stage gas generator, is located above the chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process.

На верхнем торце корпуса 5 двухстадийного газогенератора над камерой 5¹ прямого процесса газификации выполнено загрузочное отверстие, соединенное с устройством 2 для подачи твердого топлива. Устройством 2 для подачи твердого топлива может представлять собой, например, герметичный бункер, силос, транспортер с бункером и т.п. Загрузочное отверстие, соединенное с устройством 2 для подачи твердого топлива, снабжено любым типом известной запорно-регулирующей трубопроводной арматуры для пропускания, перекрытия или регулирования потока твердого углеродсодержащего топлива, например, клапаном, задвижкой и т.д.At the upper end of the body 5 of the two-stage gas generator above the chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process, a loading hole is made, connected to the device 2 for supplying solid fuel. The solid fuel supply device 2 may be, for example, a sealed bunker, a silo, a bunker conveyor, or the like. The feed opening connected to the device 2 for supplying solid fuel is equipped with any type of known shut-off and control pipeline fittings for passing, shutting off or regulating the flow of solid carbonaceous fuel, for example, a valve, a gate valve, etc.

Как видно на фиг. 1 и 2, заявленный двухстадийный газогенератор в частном варианте его осуществления дополнительно содержит форсунку 3 для впрыска дополнительного пара, смонтированную на верхнем торце корпуса 5 двухстадийного газогенератора над камерой 5² обращенного процесса газификации.As seen in FIG. 1 and 2, the claimed two-stage gas generator in a particular embodiment further comprises a nozzle 3 for injecting additional steam mounted on the upper end of the two-stage gas generator housing 5 above the chamber 5 ^{2 of} the reversed gasification process.

На верхнем торце корпуса 5 двухстадийного газогенератора над камерой 5² обращенного процесса газификации выполнено впускное отверстие, сопряженное с форсункой 3 для впрыска дополнительного пара, соединенной посредством соответствующего патрубка с пароводяным коллектором 6 (на фиг. 1 и 2 не показано).At the upper end of the housing 5 of the two-stage gas generator above the chamber 5 ^{2 of} the inverted gasification process, an inlet is made, associated with a nozzle 3 for injecting additional steam, connected by means of a corresponding branch pipe to the steam-water manifold 6 (not shown in Figs. 1 and 2).

Пароводяной коллектор 6 может быть выполнен из любой известной марки жаропрочной углеродистой стали, выдерживающего повышенное давление перегретого пара до 4,0 МПа, температуру перегретого пара, равную 400°С, и температуру внешней среды выше 800°С. Пароводяной коллектор 6 может представлять собой паропровод, снабженный патрубком подвода воды, соединенным с системой водоснабжения (на фиг. 1 и 2 не показано), и патрубком вывода перегретого пара, снабженного предохранительными клапанами для сброса давления перегретого пара (на фиг. 1 и 2 не показано). Пароводяной коллектор 6 закреплен на нижнем торце внутренней перегородки 4 в нижней части внутренней полости корпуса 5 двухстадийного газогенератора на уровне наибольших температур газификации.The steam-water collector 6 can be made of any known brand of heat-resistant carbon steel that can withstand an increased pressure of superheated steam up to 4.0 MPa, a temperature of superheated steam equal to 400°C, and an ambient temperature above 800°C. The steam-water collector 6 can be a steam pipeline equipped with a water supply pipe connected to the water supply system (not shown in Figs. 1 and 2), and a superheated steam outlet pipe equipped with safety valves to relieve the pressure of superheated steam (not shown in Figs. 1 and 2). shown). The steam-water collector 6 is fixed on the lower end of the inner partition 4 in the lower part of the inner cavity of the housing 5 of the two-stage gas generator at the level of the highest gasification temperatures.

Подвижная двухсекционная колосниковая решетка 8 установлена в нижней части внутренней полости корпуса 5 двухстадийного газогенератора под пароводяным коллектором 6. Подвижная двухсекционная колосниковая решетка 8 содержит собранное из фасонных колосников со щелями бесконечное полотно упомянутой решетки, установленное на переднем и заднем валах, раму упомянутой решетки, расположенную под бесконечным полотном упомянутой решетки, и привод упомянутой решетки, кинематический связанный с передним валом (на фиг. 1 и 2 не показано).The movable two-section grate 8 is installed in the lower part of the internal cavity of the housing 5 of the two-stage gas generator under the steam-water collector 6. an endless web of said grating, and a drive of said grating, kinematically connected to the front shaft (not shown in Figs. 1 and 2).

Привод упомянутой решетки может представлять собой любой тип известного силового привода, содержащего движитель и устройство регулировки скорости движения бесконечного полотна упомянутой решетки, например, электрический привод, гидравлический привод, пневматический привод и т.п.The drive of said grating can be any type of known power drive, comprising a propulsion device and a device for adjusting the speed of movement of the endless web of said grating, for example, an electric drive, a hydraulic drive, a pneumatic drive, and the like.

Рама подвижной двухсекционной колосниковой решетки 8 посредством герметичной металлической стенки разделена на две соответствующие секции, соответственно расположенные под камерой 5¹прямого процесса газификации и камерой 5² обращенного процесса газификации.The frame of the movable two-section grate 8 is divided into two corresponding sections by means of a sealed metal wall, respectively located under the chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process and the chamber 5 ^{2 of} the reverse gasification process.

Устройство 2 подачи газифицирующего агента и устройство 7 для вывода полученного генераторного газа соответственно размещены под камерой 5¹ прямого процесса газификации и камерой 5² обращенного процесса газификации внутри соответствующих секций подвижной двухсекционной колосниковой решетки 8.The device 2 for supplying the gasifying agent and the device 7 for outputting the resulting generator gas are respectively placed under the chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process and the chamber 5 ^{2 of} the inverted gasification process inside the respective sections of the movable two-section grate 8.

Внутри соответствующей секции подвижной двухсекционной колосниковой решетки 8, расположенной под камерой 5¹ прямого процесса газификации, выполнены соответствующие впускные отверстия, соединенные с устройством 2 подачи газифицирующего агента. Устройство 2 подачи газифицирующего агента, соединенное с системой подачи газифицирующего агента (на фиг. 1 и 2 не показано), может представлять собой совокупность из любого известного типа форсунок, предназначенных для дозированного и регулируемого впрыска газифицирующего агента в камеру 5¹ прямого процесса газификации. В качестве газифицирующего агента может быть использован воздух, кислород, водяной пар или их смесь.Inside the corresponding section of the movable two-section grate 8, located under the chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process, there are corresponding inlets connected to the device 2 for supplying the gasifying agent. The gasifying agent supply device 2, connected to the gasifying agent supply system (not shown in Figs. 1 and 2), can be a combination of any known type of nozzles designed for metered and controlled injection of a gasifying agent into the chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process. Air, oxygen, water vapor or a mixture thereof can be used as the gasifying agent.

Внутри соответствующей секции подвижной двухсекционной колосниковой решетки 8, расположенной под камерой 5² обращенного процесса газификации, выполнены соответствующие выпускные отверстия, соединенные с устройством 7 для вывода полученного генераторного газа. Устройство 7 для вывода полученного генераторного газа может представлять собой совокупность патрубков для отвода полученного генераторного газа из камеры 5² обращенного процесса газификации.Inside the corresponding section of the movable two-section grate 8, located under the chamber 5 ^{2 of} the inverted gasification process, there are corresponding outlets connected to the device 7 for the output of the resulting generator gas. The device 7 for the output of the obtained producer gas may be a set of nozzles for the removal of the obtained producer gas from the chamber 5 ^{2 of} the inverted gasification process.

Между упомянутым пароводяным коллектором 6 и подвижной двухсекционной колосниковой решеткой 8 образован зазор, величина которого равна толщине слоя коксового остатка, образующегося в камере 5¹прямого процесса газификации. Толщина слоя образующегося коксового остатка определяется размером камеры 5¹ прямого процесса газификации корпуса 5 двухстадийного газогенератора.Between the said steam-water collector 6 and the movable two-section grate 8, a gap is formed, the size of which is equal to the thickness of the coke residue layer formed in the chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process. The thickness of the resulting coke residue layer is determined by the size of the chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process of the housing 5 of the two-stage gas generator.

Бункер 9 для золы и шлака, смонтированный на нижнем торце корпуса 5 двухстадийного газогенератора, расположен под задним валом подвижной двухсекционной колосниковой решетки 8.The bunker 9 for ash and slag, mounted on the lower end of the housing 5 of the two-stage gas generator, is located under the rear shaft of the movable two-section grate 8.

Заявленный двухстадийный газогенератор работает следующим образом.The claimed two-stage gas generator operates as follows.

Твердое углеродсодержащее топливо из устройства 1 для его подачи загружается внутрь камеры 5¹ прямого процесса газификации корпуса 5 двухстадийного газогенератора. Затем снизу осуществляют розжиг загруженного твердого углеродсодержащего топлива на соответствующей секции двухсекционной колосниковой решетки 8, расположенной под камерой 5¹ прямого процесса газификации. Для осуществления прямого процесса газификации загруженного твердого топлива газифицирующий агент посредством устройства 2 его подачи подается под соответствующую секцию подвижной двухсекционной колосниковой решетки 8, расположенную под камерой 5¹ прямого процесса газификации корпуса 5 двухстадийного газогенератора. Под действием создаваемого разрежения газифицирующий агент проходит через упомянутые щели в бесконечном полотне подвижной двухсекционной колосниковой решетки 8 во внутрь камеры 5¹ прямого процесса газификации корпуса 5 двухстадийного газогенератора.Solid carbon-containing fuel from the device 1 for its supply is loaded into the chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process of the housing 5 of the two-stage gas generator. Then, from below, the loaded solid carbon-containing fuel is ignited on the corresponding section of the two-section grate 8 located under the chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process. To carry out the direct process of gasification of the loaded solid fuel, the gasifying agent is fed through the device 2 of its supply under the corresponding section of the movable two-section grate 8, located under the chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process of the housing 5 of the two-stage gas generator. Under the action of the created rarefaction, the gasifying agent passes through the mentioned slots in the endless web of the movable two-section grate 8 into the inside of the chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process of the housing 5 of the two-stage gas generator.

Активная зона III, расположенная непосредственно над соответствующей секцией подвижной двухсекционной колосниковой решеткой 8 внутри камеры 5¹ прямого процесса газификации, характеризуется уровнем наибольших температур газификации. Температура в активной зоне III внутри камеры 5¹ прямого процесса газификации, составляет от 600°С до 800°С. При высокотемпературном нагреве нижнего слоя твердого углеродсодержащего топлива, находящегося в активной зоне III внутри камеры 5¹ прямого процесса газификации, проходит преобразование его органической части в генераторный газ, т.е. происходит газификация твердого углеродсодержащего топлива и образование коксового остатка. Поток генераторного газа внутри камеры 5¹ прямого процесса газификации из активной зоны III поднимается к верху в зону восстановления II, где нагревает средний слой загруженного твердого углеродсодержащего топлива до температуры, равной 400÷600°С. При таких температурных условиях в среднем слое твердого углеродсодержащего топлива, находящегося в зоне восстановления II внутри камеры 5¹ прямого процесса газификации, образуются летучие смолистые вещества. Верхние слои твердого углеродсодержащего топлива в зоне подсушки I внутри камеры 5¹ прямого процесса газификации подсушиваются уходящим генераторным газом, содержащими летучие смолистые вещества.The active zone III, located directly above the corresponding section of the movable two-section grate 8 inside the chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process, is characterized by the level of the highest gasification temperatures. The temperature in the active zone III inside the chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process is from 600°C to 800°C. During high-temperature heating of the lower layer of solid carbon-containing fuel located in the core III inside the chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process, its organic part is converted into generator gas, i.e. gasification of solid carbon-containing fuel and the formation of coke residue occurs. The flow of generator gas inside the chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process from the active zone III rises to the top in the reduction zone II, where it heats the middle layer of the loaded solid carbon-containing fuel to a temperature equal to 400÷600°C. Under such temperature conditions, volatile resinous substances are formed in the middle layer of solid carbon-containing fuel located in the reduction zone II inside the chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process. The upper layers of solid carbon-containing fuel in the drying zone I inside the chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process are dried by the outgoing generator gas containing volatile resinous substances.

Уходящий из камеры 5¹ прямого процесса газификации генераторный газ вместе с летучими смолистыми вещества посредством канала в верхнем торце внутренней перегородки 4 поступает в камеру 5² обращенного процесса газификации. Одновременно посредством упомянутого привода приводят в движение бесконечное полотно подвижной двухсекционной колосниковой решетки 8. При движении бесконечного полотна подвижной двухсекционной колосниковой решетки 8 раскаленный слой коксового остатка, образующегося в камере 5¹ прямого процесса газификации, через зазор между пароводяным коллектором 6 и подвижной двухсекционной колосниковой решеткой 8 поступает в камеру 5² обращенного процесса газификации. При этом температура раскаленного слоя коксового остатка, образующегося в камере 5¹ прямого процесса газификации, составляет более 800°С.The generator gas leaving the chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process, together with volatile resinous substances, enters the chamber 5 ^{2 of} the inverted gasification process through a channel in the upper end of the inner partition 4. At the same time, by means of the mentioned drive, an endless web of a movable two-section grate 8 is set in motion. When the endless web of a movable two-section grate 8 moves, a hot layer of coke residue formed in the chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process through the gap between the steam-water collector 6 and the movable two-section grate 8 enters the chamber 5 ² reverse gasification process. The temperature of the hot layer of coke residue formed in the chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process is more than 800°C.

Пароводяной коллектор 6, закрепленный на нижнем торце внутренней перегородки 4 в нижней части внутренней полости корпуса 5 двухстадийного газогенератора на уровне наибольших температур газификации, служит для охлаждения нижнего торца внутренней перегородки 4. Кроме того, перегретый пар из пароводяного коллектора 6 посредством упомянутой форсунки 3 впрыскивается во внутрь камеры 5² обращенного процесса газификации корпуса 5 двухстадийного газогенератора.The steam-water collector 6, fixed on the lower end of the internal partition 4 in the lower part of the internal cavity of the housing 5 of the two-stage gas generator at the level of the highest gasification temperatures, serves to cool the lower end of the internal partition 4. In addition, superheated steam from the steam-water collector 6 is injected into the inside the chamber 5 ^{2 of} the reverse gasification process of the housing 5 of the two-stage gas generator.

В частном варианте осуществления заявленного изобретения для организации парокислородной газификации образующегося коксового In a private embodiment of the claimed invention, for organizing steam-oxygen gasification of the resulting coke

остатка в камере 5² обращенного процесса газификации осуществляют дополнительный впрыск пара к генераторному газу, поступившему из камеры 5¹ прямого процесса газификации в камеру 5² обращенного процесса газификации. В этом случае под действием высоких температур в камере 5² обращенного процесса газификации из дополнительного впрыснутого водяного пара происходит выделение дополнительного кислорода О и повышенный выход водорода Н₂. Под действием данных химических элементов в камере 5² обращенного процесса газификации углерод С образующийся коксовый остаток активно окисляется.of the residue in the chamber 5 ^{2 of} the inverse gasification process, an additional injection of steam is carried out to the producer gas received from the chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process into the chamber 5 ^{2 of} the inverted gasification process. In this case, under the action of high temperatures in the chamber 5 ² reverse gasification process from additional injected water vapor is the release of additional oxygen O and an increased yield of hydrogen H ₂ . Under the action of these chemical elements in the chamber 5 ^{2 of} the reverse gasification process, carbon C, the resulting coke residue, is actively oxidized.

Как видно на фиг. 3, при организации парокислородной газификации по сравнению с другими способами газификации низшая теплота сгоранияAs seen in FIG. 3, when organizing steam-oxygen gasification, compared with other gasification methods, the lower calorific value

основных видов твердого углеродсодержащего топлива, а именно: каменных углей, бурых углей, древесины и ТБО, увеличивается. Как следствие, дополнительно увеличивается теплотворная способность самого полученного генераторного газа, что также приводит к повышению его качества.the main types of solid carbon-containing fuels, namely: coal, brown coal, wood and MSW, is increasing. As a result, the calorific value of the obtained generator gas itself increases further, which also leads to an increase in its quality.

При этом в камере 5² обращенного процесса газификации генераторный газ и летучие смолистые вещества, поступившие из камеры 5¹прямого процесса газификации, проходят через раскаленный слой образующегося косового остатка, находящегося в активной зоне IV. Активная зона IV, расположенная вблизи соответствующей секцией подвижной двухсекционной колосниковой решеткой 8 внутри камеры 5²обращенного процесса газификации, также характеризуется уровнем наибольших температур газификации. Температура раскаленного слоя образующегося косового остатка, находящегося в активной зоне IV внутри камеры 5² обращенного процесса газификации, составляет более 800°С. При таких температурных условиях в раскаленном слое образующегося косового остатка, находящегося в активной зоне IV внутри камеры 5² обращенного процесса газификации, происходит его газификация и термическое разложение летучих смолистых веществ.At the same time, in the chamber 5 ^{2 of} the reverse gasification process, the generator gas and volatile tarry substances that came from the chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process pass through the hot layer of the resulting slug located in the active zone IV. The active zone IV, located near the corresponding section of the movable two-section grate 8 inside the chamber 5 ^{2 of} the inverted gasification process, is also characterized by the level of the highest gasification temperatures. The temperature of the incandescent layer of the formed slug located in the active zone IV inside the chamber 5 ^{2 of} the reversed gasification process is more than 800°C. Under such temperature conditions, in the hot layer of the resulting oblique residue located in the active zone IV inside the chamber 5 ^{2 of} the reversed gasification process, its gasification and thermal decomposition of volatile resinous substances takes place.

При этом толщина раскаленного слоя образующегося коксового остатка в камере 5² обращенного процесса газификации позволяет задерживать внутри объема данного слоя мелкие частицы твердого углеродсодержащего топлива, вынесенные генераторным газом из камеры 5¹прямого процесса газификации в камеру 5² обращенного процесса газификации, что снижает концентрацию мелких частиц твердого углеродсодержащего топлива в генераторном газе, полученном в камере 5²обращенного процесса газификации.At the same time, the thickness of the hot layer of the resulting coke residue in the chamber 5 ^{2 of} the reversed gasification process makes it possible to retain fine particles of solid carbon-containing fuel inside the volume of this layer, carried out by the generator gas from the chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process into the chamber 5 ^{2 of} the reversed gasification process, which reduces the concentration of small particles solid carbonaceous fuel in the producer gas obtained in the chamber 5 ^{2 of} the reversed gasification process.

Полученный генераторный газ из камеры 5² обращенного процесса газификации отсасывается снизу соответствующей секции подвижной двухсекционной колосниковой решетки 8 посредством устройства 7 для его вывода. При этом при движении бесконечного полотна двухсекционной колосниковой решетки 8 от одной стенки корпуса 5 двухстадийного газогенератора к другой его стенки образующиеся шлак и зола ссыпаются в соответствующий бункер 9, расположенный под задним валом подвижной двухсекционной колосниковой решетки 8.The resulting product gas from the chamber 5 ^{2 of} the inverted gasification process is sucked off from the bottom of the corresponding section of the movable two-section grate 8 by means of a device 7 for its output. At the same time, when an endless web of a two-section grate 8 moves from one wall of the housing 5 of a two-stage gas generator to its other wall, the resulting slag and ash are poured into the corresponding hopper 9 located under the rear shaft of the movable two-section grate 8.

Как видно на фиг. 4, при увеличении толщины hсл слоя образующегося коксового остатка наблюдается экспоненциальное снижение соответствующих концентраций летучих смолистых веществ С_см и мелких частиц твердого углеродсодержащего топлива С_мч в генераторного газе, полученном в камере 5² обращенного процесса газификации.As seen in FIG. 4, with an increase in the thickness hsl of the layer of the resulting coke residue, an exponential decrease in the corresponding concentrations of volatile resinous substances C _cm and fine particles of solid carbon-containing fuel C _mch in the generator gas obtained in the chamber 5 ^{2 of} the reversed gasification process is observed.

Таким образом, при осуществлении заявленного изобретения снижены соответствующие концентрации летучих смолистых веществ и мелких частиц твердого углеродсодержащего топлива в полученном генераторном газе, что повышает его качество.Thus, in the implementation of the claimed invention, the corresponding concentrations of volatile resinous substances and small particles of solid carbon-containing fuel in the resulting generator gas are reduced, which improves its quality.

Claims

1. A two-stage gas generator containing a device 1 for supplying solid fuel, a device 2 for supplying a gasifying agent, an internal partition 4, through which the upper part of the internal cavity of the body 5 of the two-stage gas generator is divided into a chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process and a chamber 5 ^{2 of} the reverse gasification process, the device 7 for the output of the resulting generator gas and a bin 9 for ash and slag, mounted on the lower end of the housing 5 of the two-stage gas generator, and in the upper end of the inner partition 4 there is a channel designed to output the generator gas from the chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process to the chamber 5 ^{2 of} the inverted gasification process, and the lower end of the internal partition 4 is located in the lower part of the internal cavity of the housing 5 of the two-stage gas generator, characterized in that the device 2 for supplying solid fuel, mounted on the upper end of the housing 5 of the two-stage gas generator, is located directly above the chamber 5 ¹ th gasification process, additionally contains a movable two-section grate 8 installed in the lower part of the internal cavity of the housing 5 of the two-stage gas generator under the steam-water collector 6 fixed on the lower end of the internal partition 4 in the lower part of the internal cavity of the housing 5 of the two-stage gas generator at the level of the highest gasification temperatures, at in this case, the device 2 for supplying a gasifying agent and the device 7 for outputting the resulting generator gas are respectively placed under the chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process and the chamber 5 ^{2 of} the inverted gasification process inside the respective sections of the movable two-section grate 8, and between the said steam-water collector 6 and the movable two-section grate 8 a gap is formed, the size of which is equal to the thickness of the coke residue layer formed in the chamber 5 ^{1 of} the direct gasification process.

2. Two-stage gas generator according to claim 1, characterized in that it additionally contains a nozzle 3 for injection of additional steam, mounted on the upper end of the housing 5 of the two-stage gas generator above the chamber 5 ^{2 of} the inverted gasification process.

3. Two-stage gas generator according to claim 1, characterized in that the inner partition 4 is lined.

4. Two-stage gas generator according to claim 1, characterized in that its body 5 is lined.

5. Two-stage gas generator according to claim 1, characterized in that its body 5 is equipped with a cooling jacket.