SK288075B6

SK288075B6 - Three chamber vapour burner

Info

Publication number: SK288075B6
Application number: SK34-2007A
Authority: SK
Inventors: Albin Stofila
Original assignee: Albin Stofila
Priority date: 2007-02-26
Filing date: 2007-02-26
Publication date: 2013-05-03
Also published as: SK342007A3

Abstract

Gasification of hydrocarbon materials in a three chamber vapour burner runs in an enclosed area continuously, whereby steam from the drying area are carried off separately outside the vapour burner, separately energy gases from the space of pyrolysis and separately flue gas from the combustion chamber. Three chamber vapour burner (1) consists of a reservoir (6) created of a conical shell (61) sensor (62) of material filling level, drying space (63), space (64) of pyrolysis, combustion chamber (65), the bearing part (2) of vapour burner consisting of a cylindrical shell (21), upper plate (22), bottom plate (23), ash chute (24), rotary grate (3) with an opening (32) and blades (31), heat exchanger (4) comprising a chamber (41) for supplying air, chamber (42) for flue gas exhaust and a chamber (43) for energy gas exhaust, which are separated by cylindrical and conical surfaces (46) and (45) and air feeder (8).

Description

Oblasť technikyTechnical field

Oblasť techniky, ktorej sa vynález týka, sú stroje, zariadenia a aparáty pre chemický a energetický priemysel, ako aj spracovanie tuhých odpadov a splynovanie uhľovodíkových látok kontinuálnym spôsobom.The field of the invention to which the invention relates are machines, devices and apparatuses for the chemical and energy industries, as well as solid waste treatment and gasification of hydrocarbon substances in a continuous manner.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Doterajší stav techniky, ktorej sa vynález týka, sú známe splynovače tuhých látok, pracujúce jednostupňovo alebo dvojstupňovo, pozostávajúce z valcovitej aktívnej časti reaktora, v ktorej sa obyčajne nachádza rošt a miešadlo, alebo iné zložité zariadenie na zabránenie klenbenia a lepenia materiálu, prípadne na rozbíjanie zlepencov. Najbližším stavom techniky je patent číslo 287151 (dokument SK.952006 A3 20080107), v ktorom však zmes spalín, vodnej pary a vyprodukovaných plynov sa z reaktora odvádza jedným otvorom. Výsledkom takéhoto splynovania je nízko-energetický plyn (riešenie podľa PV umožňuje samostatný odvod spalín, samostatný odvod vodnej pary a samostatný odvod vyprodukovaných plynov s vyššou energetickou výhrevnosťou).BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to solid gasifiers operating in one or two stages, consisting of a cylindrical active part of a reactor, which usually contains a grate and a stirrer, or other complex device for preventing vaulting and sticking of the material or breaking conglomerates. The closest prior art is patent number 287151 (document SK.952006 A3 20080107), but in which a mixture of flue gas, steam and produced gases is discharged from the reactor through one opening. The result of such gasification is a low-energy gas (the PV solution allows separate flue gas removal, separate water vapor removal and separate gas production with higher energy calorific value).

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Trojkomorový splynovač, definovaný v patentových nárokoch podľa vynálezu spočíva v tom, že v spodnej časti troj komorového splynovača sa realizuje spaľovanie a tesne nad spaľovaním sa deje splynovanie uhľovodíkových materiálov, pričom tvorba plynu sa deje pri obmedzenom prístupe vzduchu, pri danej teplote a tlaku. Požadovaný tlak a množstvo vzduchu je zabezpečované dávkovačom vzduchu, privádzajúci vzduch v hornej časti splynovača, ktorý je pomocou vzduchovej komory usmernený do spaľovacieho priestoru. Požadovanú teplotu celého procesu zabezpečuje teplo uvoľnené spálením vznikajúceho uhlia pri splynovaní prostredníctvom výmenníka tepla nachádzajúceho sa medzi reakčnou kužeľovou časťou a obvodovou valcovitou časťou, ako aj medzi zásobnou kužeľovou časťou a obvodovou valcovitou časťou nosnej časti reaktora. Vertikálne uloženie reaktora vo valcovitom plášti nosnej časti reaktora je pevne spojené vo vrchnej časti pomocou vrchnej kruhovej dosky. Vzájomné prepojenie jednotlivých častí umožňuje pomocou zásobníka materiálu, vytvorených komôr a otočného roštu, dávkovanie uhľovodíkových materiálov z hornej časti zásobníka do priestoru splynovania, odvod energetických plynov z reaktora prostredníctvom komory energetických plynov, odvod spalín z reaktora prostredníctvom komory spalín, prívod dechtov a pár stredom roštu do priestoru splynovania a prívod vzduchu do spaľovacieho priestoru reaktora prostredníctvom komory vzduchu. Vzduch vstupujúci do splynovača sa vo výmenníku tepla ohreje a ohriaty prúdi z komory vzduchu štrbinou medzi spodnou hranou kužeľového plášťa komory spalín a otočným roštom do ohniska reaktora, kde zreaguje kyslík nachádzajúci sa vo vzduchu, čím sa zvýši teplota okolia a vzniknuté plyny a plyny nachádzajúce sa vo vzduchu, ako napr. dusík sa odvádzajú do komory spalín a po odovzdaní tepla vo výmenníku tepla sa odvádzajú mimo priestoru splynovača. Pod vplyvom tepla a pary dochádza v ohnisku a nad ohniskom v pyrolýznom priestore k tvorbe ďalších plynov ako CO, CH₄, H₂, a pod., ktoré sú odvádzané štrbinou nachádzajúcou sa pod spodnou hranou zásobníka do komory energetických plynov, pod vplyvom tepla v splynovači dochádza k sušeniu uhľovodíkových materiálov nachádzajúcich sa v zásobníku. Vodná para vznikajúca pri sušení sa odvádza plniacim otvorom uhľovodíkových materiálov mimo splynovača. Pohyb uhľovodíkových materiálov v reaktore je zabezpečený gravitáciou materiálu a odoberaním spáleného materiálu v spodnej časti otočným kužeľovým roštom.The three-chamber gasifier as defined in the claims according to the invention is characterized in that combustion is carried out in the lower part of the three-chamber gasifier and just above the combustion gasification of the hydrocarbon materials takes place, with gas formation taking place under limited air, temperature and pressure. The required pressure and amount of air is provided by an air dispenser supplying air at the top of the gasifier, which is directed to the combustion chamber by means of an air chamber. The required temperature of the whole process is provided by the heat released by the combustion of the resulting coal during gasification by means of a heat exchanger located between the reaction cone portion and the peripheral cylindrical portion, as well as between the storage cone portion and the peripheral cylindrical portion of the reactor support. The vertical support of the reactor in the cylindrical shell of the reactor support is fixedly connected in the upper part by means of the upper circular plate. The interconnection of the individual parts enables the feeding of hydrocarbon materials from the upper part of the storage tank into the gasification area by means of the material storage chamber, the formed chambers and the rotary grate, the exhaust of energy gases from the reactor through the gas chamber. into the gasification chamber and supplying air to the combustion chamber of the reactor via an air chamber. The air entering the gasifier is heated in the heat exchanger and heated from the air chamber through a gap between the lower edge of the flue gas cone shell and the rotary grate to the reactor focal point, where the oxygen present in the air reacts, increasing ambient temperature and gases and gases generated. in the air, e.g. The nitrogen is discharged into the flue gas chamber and, after heat transfer in the heat exchanger, is discharged outside the gasifier. Under the influence of heat and steam, other gases such as CO, CH ₄ , H ₂ , etc. are formed in the focal point and above the pyrolysis space, which are discharged through a slot located below the lower edge of the storage tank into the energy gas chamber. The gasifier is used to dry the hydrocarbon materials contained in the reservoir. The water vapor produced during drying is discharged through the feed opening of the hydrocarbon materials outside the gasifier. The movement of hydrocarbon materials in the reactor is ensured by gravity of the material and removal of the burnt material at the bottom by a rotary conical grate.

Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Spôsob uloženia a vzájomného prepojenia jednotlivých častí trojkomorového splynovača, je schematicky znázornený na obr. č. 1.The method of mounting and interconnecting the individual parts of the three-chamber gasifier is shown schematically in FIG. no. First

Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Trojkomorový splynovač 1 podľa obrázku č. 1 pozostáva zo zásobníka 6 s kužeľovým plášťom 61 a jeho hranou 611. otvorom 612 na plnenie materiálu, snímačom 62 na kontrolu hladiny plnenia, sušiacim priestorom 63, pyrolýznym priestorom 64, spaľovacím priestorom 65, nosnej časti 2 pozostávajúcej z valcovitého plášťa 2i s otvorom 211 na sklz popola a otvorom 212 na prívod vzduchu, otvorom 213 na odvod spalín, otvorom 214 na odvod energetických plynov, vrchnej dosky 22, spodnej dosky 23 s otvorom 231 na odsun po2The three-chamber gasifier 1 of FIG. 1 consists of a container 6 with a conical shell 61 and its edge 611. a material filling hole 612, a filling level control sensor 62, a drying chamber 63, a pyrolysis chamber 64, a combustion chamber 65, a carrier 2 consisting of a cylindrical shell 2i with an opening 211 an ash chute and an air inlet 212, a flue gas outlet 213, an energy gas outlet 214, a top plate 22, a bottom plate 23 with an opening 231 for displacing po2

SK 288075 Β6 póla a otvorom 232 na umiestnenie otočného roštu 3 kužeľového tvaru, sklzu 24 popola, otočného roštu 3 s lopatkami 3i a otvorom 32 na prívod dechtov a pár, výmenníkom 4 tepla s komorou 41, končiacou kužeľom 47 vzduchu na prívod vzduchu do spaľovacieho priestoru, komorou 42 končiacou kužeľom 46 spalín na odvod spalín, komorou 43 končiacou kužeľom 45 splynovania na odvod energetických plynov, dávkovačom 5 vzduchu.And a hole 232 for receiving a cone-shaped rotary grate 3, ash slip 24, rotating grate 3 with blades 3i and tar and steam inlet 32, heat exchanger 4 with chamber 41, ending with a combustion air cone 47 for combustion air the chamber 43 terminating the flue gas cone 46, the chamber 43 terminating the energy gas cone 45, the air dispenser 5.

Uskutočnenie vynálezu vyžaduje dodržanie konštrukčných a technologických podmienok pre konkrétny uhľovodíkový materiál a jeho charakteristické geometrické rozmery. Napríklad odpad z tuhého komunálneho odpadu by mal byť rozdrvený na požadovaný rozmer, aby mal po celom priereze splynovača, tak vertikálne, ako aj horizontálne, približne rovnakú štruktúru, vrchná hladina uhľovodíkových materiálov v zásobníku 6 sa udržiava v takej výške, aby priestor 63 nebol nikdy prázdny, na kontrolu plnenia slúži snímač 62 hladiny plnenia materiálu. Plnenie materiálu cez otvor 612 sa deje dovtedy, kým snímač 62 hladiny plnenia materiálu nedá signál na zastavenie plnenia. Po naplnení zásobníka 6, dôjde k zapáleniu materiálu nachádzajúceho sa v splynovači, cez sklz 24 popola a otvor 231 na odsun popola. Po zapálení odpadu, dôjde k zapnutiu dávkovača 5 vzduchu a vzduch otvorom 212 začne prúdiť do výmenníka 4 tepla ohraničeného kužeľom 47 vzduchu, kužeľovým plášťom 61, valcovitým plášťom 21 a vrchnou doskou 22, odkiaľ cez spodnú hranu kužeľa 46 spalín sa dostane do priestoru 65 spaľovacieho. Materiál pod vplyvom gravitačných síl sa snaží dostať na rošt 3, ale pokiaľ nad roštom nevyhorí už nachádzajúci sa materiál, prípadne nevysunie vyprázdňovacími lopatkami 3i roštu 3 otočného kužeľového tvaru, mimo priestoru 65 spaľovania, sa tam ďalší nedostane. Pri optimálnom režime splynovania dochádza k doprave dechtov a vodnej pary cez otvor 32 do spaľovacieho priestoru 65. K splynovaniu materiálu dochádza predovšetkým v spaľovacom priestore 65 a pyrolýznom priestore 64. Charakteristické pre jednotlivé zóny vzhľadom na prevládajúci efekt je, že v spaľovacom priestore 65 prichádza predovšetkým k spaľovaniu materiálu, v priestore 64 pyrolýznom dochádza predovšetkým k pyrolýze materiálu a v sušiacom priestore 63 dochádza predovšetkým k sušeniu materiálu. Spodná doska 23 zabraňuje padaniu popola do priestoru strojovne pohonu otočného roštu 3 a vrchná doska 22 zabraňuje úniku plynu a pár do okolitého ovzdušia.An embodiment of the invention requires compliance with the design and technological conditions for a particular hydrocarbon material and its characteristic geometric dimensions. For example, solid municipal waste waste should be crushed to the required size to have approximately the same structure across the cross-section of the gasifier, both vertically and horizontally, the top level of hydrocarbon materials in the container 6 being kept at a height such that space 63 is never empty, the material level sensor 62 is used to control the filling. The filling of the material through the opening 612 takes place until the material filling level sensor 62 gives a signal to stop the filling. When the container 6 is filled, the material present in the gasifier is ignited through the ash chute 24 and the ash evacuation opening 231. After the ignition of the waste, the air dispenser 5 is switched on and the air through the opening 212 starts to flow into the heat exchanger 4 bounded by the air cone 47, the conical shell 61, the cylindrical shell 21 and the top plate 22 from where it enters the combustion chamber 65 through the lower edge. . The material under the influence of gravitational forces tries to reach the grate 3, but until the already existing material burns above the grate or eventually extends the grate 3 of the rotary conical grate 3 through the emptying vanes 3i, outside the combustion space 65, another will not get there. In the optimum gasification mode, the tars and water vapor are conveyed through the aperture 32 to the combustion chamber 65. The gasification of the material occurs primarily in the combustion chamber 65 and the pyrolysis chamber 64. The characteristic of the individual zones with regard to the prevailing effect is the material is combusted, in the pyrolysis space 64, the material is mainly pyrolyzed, and in the drying space 63 the material is mainly dried. The lower plate 23 prevents the ash from falling into the engine room of the rotary grate 3 and the upper plate 22 prevents the escape of gas and vapor into the ambient air.

Priemyselná využiteľnosť vynálezuIndustrial applicability of the invention

Hlavnou výhodou riešenia podľa vynálezu je, že splynovanie materiálu prebieha v uzatvorenom priestore bez ďalšieho nároku na dodávku energie potrebnej na miešanie a splynovanie materiálu, pričom je zabezpečená vysoká hygiena a kvalita splynovania a trojkomorový splynovač môžeme úspešne použiť napríklad v odpadovom hospodárstve na splynovanie tuhých komunálnych odpadov, ale i v plynárenskom a energetickom priemysle ako náhradné riešenie výroby energetického plynu z rôznych uhľovodíkových materiálov.The main advantage of the solution according to the invention is that the gasification of the material takes place in an enclosed space without the additional demand for the energy necessary for mixing and gasification of the material, while ensuring high hygiene and gasification quality and three chamber gasifier can be successfully used for example in the waste management for gasification of municipal solid waste , but also in the gas and energy industries as a substitute solution for the production of energy gas from various hydrocarbon materials.

Claims

A three-chamber gasifier (1) comprising a reservoir (6), a conical shell (61), an edge (611), an opening (612), a sensor (62), a drying chamber (63), a pyrolysis chamber (64), a combustion chamber ( 65), a carrier (2), a cylindrical shell (21), a hole (211), a hole (212), a hole (213), a hole (214), a top plate (22), a bottom plate (23), a hole (231) ), aperture (232), ash slip (24), rotary grate (3), vanes (31), aperture (32), heat exchanger (4), air chamber (41), flue gas chamber (42), flue gas chamber (43) energy gas, gasification cone (45), flue gas cone (46), air cone (47), air dispenser (5), characterized in that the heat exchanger (4) consists of an air chamber (41), a chamber (42) flue gases and energy gas chambers (43) separated from each other by cylindrical surfaces terminated by a gasification cone (45) and a flue gas cone (46).

Apparatus according to claim 1, characterized in that the heat exchanger (4) delimits the top plate (22), the conical shell (61), the air cone (47), the cylindrical shell (21), the combustion chamber (65) and the pyrolysis chamber. (64).

Device according to claim 1, characterized in that the rotatable grate (3) is conical with the blades (31) in which the opening (32) is located.