WO2016175678A1 - Способ получения тепла и горючего газа из мелкодисперсного топлива - Google Patents
Способ получения тепла и горючего газа из мелкодисперсного топлива Download PDFInfo
- Publication number
- WO2016175678A1 WO2016175678A1 PCT/RU2016/000193 RU2016000193W WO2016175678A1 WO 2016175678 A1 WO2016175678 A1 WO 2016175678A1 RU 2016000193 W RU2016000193 W RU 2016000193W WO 2016175678 A1 WO2016175678 A1 WO 2016175678A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- fuel
- combustion
- gas
- discrete particles
- layer
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
- F23C10/18—Details; Accessories
- F23C10/20—Inlets for fluidisation air, e.g. grids; Bottoms
Definitions
- the invention relates to a power system and can be used in utilities, metallurgy, construction and other industries.
- the pipes are placed radially on the moving part of the collector, and their perforation is made one-sided, coinciding with direction of movement of the shaft.
- the advantage of this device is that various types of solid fuel can be used, but the device is designed to completely burn fuel.
- the disadvantages include the fact that a number of types of solid fuel, such as brown coal and some types of coal, husks of cereals, peat, etc.
- the claimed invention is directed to solving the issue of direct combustion and gasification of finely dispersed organic substances, i.e. the conversion of the organic part of solid fuel to combustible gases during high-temperature heating with an oxidizing agent.
- the technical result that can be obtained by carrying out the invention the possibility of using various types of solid fuel (peat, oil shale, coal, industrial wastes, etc.) to produce heat and combustible gas, while the transition from the full combustion mode to the gas generation mode is carried out varying the air supply and maintaining the necessary moisture content of the original fuel.
- various types of solid fuel peat, oil shale, coal, industrial wastes, etc.
- a method for burning solid fuel which consists in the fact that the combustion of finely dispersed organic fuel is carried out in a cylindrical lined chamber, the lower part of which is a sand layer, on which discrete particles that are regenerative elements are poured, fuel is uniformly fed to the combustion mirror, oxidizer (air) is fed through rotating collectors fixed on the central axis to the layer between the sand and discrete particles, the fluidization of regenerative elements is provided by rotating collectors, characterized in that the transition from the full fuel combustion mode to the gas generation mode is carried out by varying the air supply, thereby maintaining the temperature on the mirror mount lower than the melting temperature of the ash, the resulting gas is burned up in the upper part of the chamber, while a more complete burnout of the fuel carbon in the gas generation mode ensures that the initial moisture content of the initial fuel is maintained.
- Figure 1 presents a device for implementing the proposed method, where:
- Figure 2 presents schematically the process of interaction of the collector, a layer of sand and discrete particles that occurs when the collector moves, and provides fluidization of discrete particles when air is supplied, where:
- the essence of the proposed method lies in the fact that the combustion and gasification of finely dispersed fossil fuels is carried out in a cylindrical lined chamber 1, the lower part of which is a layer of sand 2, on which discrete particles are poured into one layer 3.
- Fuel 11 is uniformly fed to the combustion mirror, an oxidizer supply (air) is produced through channels 8 into rotating collectors 5 mounted on a central axis 4 into a layer between sand 2 and discrete particles 3.
- collectors 5 cause fluidization of di skretched particles.
- the particles behind the aft part of the collectors 5 press newly hit fuel particles against the sand layer 2, and conductive heat exchange occurs between the fuel 11 and the discrete particles 3, which in this case are regenerative elements, primarily heated by radiation from the lined walls
- the regenerative elements 3 built into the process provide a significant intensification of the preparation of fuel particles for the combustion process and the entire reaction process takes place in a thin layer of the combustion mirror.
- the combustion products are discharged through the channel 12 located in the upper part of the lined combustion chamber.
- the amount T RU2016 / 000193 which can in some cases be supported by adding the right amount of water to the original fuel, i.e. the amount of water for this 145 type of fuel is provided by maintaining the necessary moisture content of the original fuel.
- the amount of steam introduced is approximately 0.4 - 0.5 kg per 1 kg of coke - part of the fuel entering the gasification zone.
- Generator gas is taken to generate electricity for cooling and purification from the bottom of the system. Going to the hot water
- the gas boiler is burned in the upper part of the chamber by supplying an additional air flow rate, bringing the air flow coefficient to 1, 1.
- the entire gas generating part of the system operates with an air flow coefficient of 0.35.
- the specific thermal voltage of the combustion mirror is taken to be
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Solid-Fuel Combustion (AREA)
Abstract
Изобретение относится к теплоэнергетике Способ заключается в том, что сжигание мелкодисперсного органического топлива осуществляют в цилиндрической футерованной камере, нижняя часть которой представляет собой слой песка, на который насыпаны в один слой дискретные частицы, являющиеся регенеративными элементами. Топливо равномерно подают на зеркало горения, окислитель (воздух) подают через вращающиеся закрепленные на центральной оси коллекторы в слой между песком и дискретными частицами, псевдоожижение регенеративных элементов обеспечивают вращающимися коллекторами. Переход от режима полного сжигания топлива к режиму газогенерации осуществляют варьированием подачи воздуха, поддерживая температуру на зеркале горения ниже температуры плавления золы, дожигают полученный газ в верхней части камеры, при этом более полное выгорание углерода топлива в режиме газогенерации обеспечивают поддержанием необходимого влагосодержания исходного топлива. Технический результат - возможность использования различных видов твердого топлива (торф, горючие сланцы, уголь, отходы производств и др.) для получения тепла и горючего газа.
Description
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛА И ГОРЮЧЕГО ГАЗА ИЗ
МЕЛКОДИСПЕРСНОГО ТОПЛИВА
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в коммунальном хозяйстве, металлургической, строительной и других отраслях промышленности.
Предшествующий уровень техники Полное или частичное (газогенерация) сжигание мелкодисперсного топлива широко используется в повседневной практике, при этом всегда для его осуществления требуется обеспечить достаточно длительный полёт частиц в окружающей газовой фазе, будь то в процессах горения в факельных и циклонных топках либо в топках с кипящим слоем (см., напр. Теплоэнергетические установки и теплоснабжение: учебное пособие для втузов / 3. Ф. Немцев, Г. В. Арсеньев.— Москва: Энергоиздат, 1982.— 400 с: ил.— Для студентов вузов., с.225).
Из патента RU 2184317, опубл. 27.06.2002 г., выбранного нами в качестве ближайшего аналога (прототипа), известно устройство для сжигания твердого топлива, которое содержит вертикальную цилиндрическую камеру сгорания с питателем в виде пневмомеханического забрасывателя и патрубком вывода топочных газов в верхней части, а в нижней части - с пучком перфорированных горизонтальных труб с заглушённым торцом, жестко закрепленных в газораздающем коллекторе и погруженных в инертную засыпку фракции 0, 1-2,0 мм. Газораздающий коллектор установлен соосно стенкам камеры и состоит из двух частей - неподвижной, соединенной с днищем, и подвижной, установленной с возможностью вращения на выходном валу привода. Трубы размещены радиально на подвижной части коллектора, причем, их перфорация выполнена односторонней, совпадающей с
направлением движения вала. Над инертной засыпкой расположен слой крупнокускового огнеупорного материала с размером кусков 20,0-50,0 мм, над которым в боковой стенке камеры выполнен переливной порог, соединенный с ёмкостью для сбора излишков инертной засыпки. Достоинством этого устройства является то, что могут использоваться различные виды твердого топлива, но устройство предназначено для полного сжигания топлива. К недостаткам относится то, что ряд видов твердого топлива, такие как бурый уголь и некоторые виды каменного угля, шелуха злаков, торф и т.д. имеют низкую около 950-1050°С, температуру плавления золы и при подаче всего необходимого для полного сжигания топлива воздуха в коллекторы произойдёт превышение температуры на зеркале горения выше температуры плавления золы, что приведёт к выходу из строя всей системы организации горения из-за шлакования её рабочих элементов. Сущность изобретения
Заявляемое изобретение направлено на решение вопроса прямого сжигания и газификации мелкодисперсных органических веществ, т.е. преобразования органической части твёрдого топлива в горючие газы при высокотемпературном нагреве с окислителем.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения: возможность использования различных видов твёрдого топлива (торф, горючие сланцы, уголь, отходы производств и др.) для получения тепла и горючего газа, при этом переход от режима полного сжигания топлива к режиму газогенерации осуществляется варьированием подачи воздуха и поддержанием необходимого влагосодержания исходного топлива.
Заявляется способ сжигания твёрдого топлива, заключающийся в том, что сжигание мелкодисперсного органического топлива осуществляют в цилиндрической футерованной камере, нижняя часть которой представляет
собой слой песка, на который насыпаны дискретные частицы, являющиеся регенеративными элементами, топливо равномерно подают на зеркало горения, окислитель (воздух) подают через вращающиеся закрепленные на центральной оси коллекторы в слой между песком и дискретными частицами, псевдоожижение регенеративных элементов обеспечивают вращающимися коллекторами, отличающийся тем, что переход от режима полного сжигания топлива к режиму газогенерации осуществляют варьированием подачи воздуха, поддерживая тем самым температуру на зеркале горения ниже температуры плавления золы, дожигают полученный газ в верхней части камеры, при этом более полное выгорание углерода топлива в режиме газогенерации обеспечивают поддержанием необходимого влаго содержания исходного топлива.
При режиме газогенерации для улучшения состава газа требуется наличие водяного пара, при этом наличие воды для данного вида топлива обеспечивается поддержанием необходимого влагосодержания исходного топлива.
Краткое описание чертежей
Изобретение поясняется иллюстрациями.
На Фиг.1 представлено устройство для реализации заявляемого способа, где:
1 - футерованная камера;
2 - слой песка;
3 - дискретные частицы;
4 - центральная ось;
5 - коллекторы;
6 - переливной порог;
7 - ёмкость для сбора инертной засыпки;
з
8 - каналы подачи воздуха;
9 - подвод окислителя (воздуха) в коллекторы;
10 - сопло для подвода воздуха на дожигание; 11 - топливо;
12 - канал для отвода продуктов сгорания.
На Фиг.2 представлен схематически процесс взаимодействия коллектора, слоя песка и дискретных частиц, происходящий при движении коллектора, и обеспечивающий псевдоожижение дискретных частиц при подаче воздуха, где:
2 - слой песка;
3 - дискретные частицы; 5 - коллектор;
9 - подвод воздуха в коллекторы. Осуществление изобретения
Сущность заявляемого способа заключается в том, что сжигание и газификацию мелкодисперсного органического топлива осуществляют в цилиндрической футерованной камере 1 , нижняя часть которой представляет собой слой песка 2, на который насыпаны в один слой дискретные частицы 3. Топливо 11 равномерно подается на зеркало горения, подвод окислителя (воздуха) производится через каналы 8 во вращающиеся закрепленные на центральной оси 4 коллекторы 5 в слой между песком 2 и дискретными частицами 3. Коллекторы 5 при этом обуславливают псевдоожижение дискретных частиц. При движении коллекторов 5 частицы за кормовой частью коллекторов 5 прижимают к слою песка 2 вновь попавшие частицы топлива, при этом происходит кондуктивный теплоообмен между топливом 11 и дискретными частицами 3, являющимися в данном случае регенеративными элементами,
разогретыми прежде всего излучением от футерованных стенок
1 15 цилиндрического объёма печи. Водяные пары и пиролизный газ из топлива 11 накапливаются в песке 2 под дискретными частицами 3, поскольку пористость песка 2 составляет приблизительно 50%. Накопленный в поровом объеме водяной пар и пиролизный газ оказываются разогретыми до высокой температуры и пиролизный газ служит источником
120 воспламенения при подаче воздуха через наклонную поверхность очередного подошедшего к данной точке коллектора 5. Встроенные в процесс регенеративные элементы 3 обеспечивают существенную интенсификацию подготовки частиц топлива к процессу горения и весь процесс реагирования происходит в тонком слое зеркала горения, при этом
125 коллекторы 5 пересекают каждую точку зеркала горения многократно, обеспечивая тем самым полноту реагирования горючих компонентов в каждой частице топлива (Фиг.2). Излишки инертной засыпки 7 поступают через переливной порог 6 в ёмкость для её сбора. При варианте реализации газогенерационного процесса газ при необходимости может дожигаться
130 путём дополнительной подачи воздуха в сопло 10, продукты сгорания отводятся через расположенный в верхней части футерованной камеры сгорания канал 12.
Переход от режима полного сжигания топлива в режим газогенерации осуществляется варьированием подачи воздуха от а = 1 ,1 -
135 1 ,2 до а = 0,35 - 0,45 для данного вида топлива, поддерживая тем самым требующийся температурный режим на зеркале горения ниже температуры плавления золы. Здесь а - коэффициент избытка воздуха - отношение фактически затраченного на сжигание топлива воздуха к теоретически необходимому количеству воздуха. Коэффициент избытка воздуха для
140 каждого вида топлива уточняется экспериментально.
При режиме газогенерации для улучшения состава газа требуется наличие водяного пара, реагирующего с углеродом топлива, количество
T RU2016/000193 которого может в ряде случаев поддерживаться добавкой нужного количества воды в исходное топливо, т.е. количество воды для данного 145 вида топлива обеспечивается поддержанием необходимого влаго содержания исходного топлива.
Количество вводимого пара составляет приблизительно 0,4 - 0,5 кг на 1 кг кокса - части топлива, поступающей в зону газификации. При этом температура в зоне газификации достаточно высока. Если в топливе 150 содержится много влаги и часть её вместе с коксом поступает в зону газификации, то количество вводимого пара снижается. Так, при газификации торфа w = 40-50% - можно не добавлять к вводимому воздуху водяной пар или добавлять в минимальном количестве (см. Гинсбург Д.Б. «Газификация твердого топлива», М., 1958, с.23).
155 Рассмотрим пример использования изобретения. Для автономно расположенного объекта требуется вырабатывать до 3 кВт электроэнергии и до 30 кВт тепла. Топливо - бурый уголь фракции 0-2 мм с теплотой сгорания 17,6 МДж/кг. Вырабатывать электроэнергию предполагается работающей на генераторном газе системой: двигатель внутреннего
160 сгорания-электрогенератор, имеющей коэффициент полезного действия 22%. Таким образом, общая полезная мощность системы должна составить 3/0,22+30=43,6 или округленно 44 кВт.
На выработку электроэнергии генераторный газ забирается на охлаждение и очистку из нижней части системы. Идущий в водогрейный
165 котел газ дожигается в верхней части камеры с помощью подачи дополнительного расхода воздуха с доведением коэффициента расхода воздуха до величины 1 , 1. Вся газогенераторная часть системы работает с коэффициентом расхода воздуха 0,35. Для установок малой мощности удельное тепловое напряжение зеркала горения принимаем находящимся в
170 нижней части его возможных значений и равным 0,4 МВт/м , при этом диаметр зеркала горения и, соответственно, диаметр футерованной камеры
б
сгорания составит (44/0,4x10-3
м. Принимая коэффициент полезного действия газогенерационной системы 90%, получим расход топлива 44x3600/(17,6x1000x0,9)= 10 кг/ч.
Claims
Формула изобретения
Способ сжигания топлива, заключающийся в том, что сжигание мелкодисперсного органического топлива осуществляют в футерованной камере, окислитель подают в слой между песком и дискретными частицами,
5 псевдоожижение регенеративных элементов обеспечивают вращающимися коллекторами, отличающийся тем, что переход от режима полного сжигания топлива к режиму газогенерации осуществляют варьированием подачи воздуха, поддерживая температуру на зеркале горения ниже температуры плавления золы, дожигают полученный газ в верхней части ю камеры, при этом более полное выгорание углерода топлива в режиме газогенерации обеспечиваю т поддержанием необходимого влагосодержания исходного топлива.
8
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201700471A EA032807B1 (ru) | 2015-04-29 | 2016-04-06 | Способ получения тепла и горючего газа из мелкодисперсного топлива (органики) путём сжигания либо пиролиза его с помощью псевдосжиженных регенеративных элементов |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015116605 | 2015-04-29 | ||
| RU2015116605/06A RU2578725C1 (ru) | 2015-04-29 | 2015-04-29 | Способ получения тепла и горючего газа из мелкодисперсного топлива (органики) путем сжигания либо пиролиза его с помощью псевдосжиженных регенеративных элементов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2016175678A1 true WO2016175678A1 (ru) | 2016-11-03 |
Family
ID=55656809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2016/000193 WO2016175678A1 (ru) | 2015-04-29 | 2016-04-06 | Способ получения тепла и горючего газа из мелкодисперсного топлива |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA032807B1 (ru) |
| RU (1) | RU2578725C1 (ru) |
| WO (1) | WO2016175678A1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1312075A1 (ru) * | 1985-01-29 | 1987-05-23 | Институт тепло- и массообмена им.А.В.Лыкова | Способ газификации топлива и газогенератор дл его осуществлени |
| SU1758338A1 (ru) * | 1989-09-18 | 1992-08-30 | Львовский политехнический институт им.Ленинского комсомола | Топка кип щего сло парогазовых установок |
| RU2184317C1 (ru) * | 2001-07-09 | 2002-06-27 | Чуваев Сергей Иванович | Устройство для сжигания твердого топлива |
| RU2199057C1 (ru) * | 2002-01-30 | 2003-02-20 | Мадоян Ашот Арменович | Газогенератор |
| RU142005U1 (ru) * | 2014-01-24 | 2014-06-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский центр ПО "Бийскэнергомаш" (ООО НИЦ ПО "Бийскэнергомаш") | Топка с реактором форсированного кипящего слоя |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3623177A1 (de) * | 1986-06-23 | 1988-01-07 | Ruhrkohle Waerme Gmbh | Brennkammer fuer atmosphaerische stationaere wirbelschichtfeuerung |
-
2015
- 2015-04-29 RU RU2015116605/06A patent/RU2578725C1/ru not_active IP Right Cessation
-
2016
- 2016-04-06 WO PCT/RU2016/000193 patent/WO2016175678A1/ru active Application Filing
- 2016-04-06 EA EA201700471A patent/EA032807B1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1312075A1 (ru) * | 1985-01-29 | 1987-05-23 | Институт тепло- и массообмена им.А.В.Лыкова | Способ газификации топлива и газогенератор дл его осуществлени |
| SU1758338A1 (ru) * | 1989-09-18 | 1992-08-30 | Львовский политехнический институт им.Ленинского комсомола | Топка кип щего сло парогазовых установок |
| RU2184317C1 (ru) * | 2001-07-09 | 2002-06-27 | Чуваев Сергей Иванович | Устройство для сжигания твердого топлива |
| RU2199057C1 (ru) * | 2002-01-30 | 2003-02-20 | Мадоян Ашот Арменович | Газогенератор |
| RU142005U1 (ru) * | 2014-01-24 | 2014-06-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский центр ПО "Бийскэнергомаш" (ООО НИЦ ПО "Бийскэнергомаш") | Топка с реактором форсированного кипящего слоя |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2578725C1 (ru) | 2016-03-27 |
| EA201700471A1 (ru) | 2018-05-31 |
| EA032807B1 (ru) | 2019-07-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101893234B (zh) | 一种可实现合成气与半焦联合燃烧的生物质锅炉 | |
| KR101632147B1 (ko) | 바이오매스 발전설비 | |
| CN101818073B (zh) | 油页岩干馏、半焦焚烧一体化系统 | |
| Akhator et al. | Design and development of a small-scale biomass downdraft gasifier | |
| CA3160154C (en) | Burner tube | |
| RU2293108C1 (ru) | Способ получения генераторного газа и устройство для его осуществления | |
| EP2478069A1 (en) | Reactor for pyrolysis of biomass | |
| RU2631811C2 (ru) | Способ газификации топливной биомассы и устройство для его осуществления | |
| RU2578725C1 (ru) | Способ получения тепла и горючего газа из мелкодисперсного топлива (органики) путем сжигания либо пиролиза его с помощью псевдосжиженных регенеративных элементов | |
| CN1278071C (zh) | 粉尘云燃烧炉 | |
| Simanjuntak et al. | Technical Parameters Study of Coconut Shell Combustion as Heat Source by Using Fixed-bed Type Incinerator | |
| RU188334U1 (ru) | Горелка газифицирующая | |
| WO2013140418A1 (en) | Multi-condition thermochemical gas reactor | |
| CN102022737B (zh) | 生物质气化气混粉燃烧器 | |
| CN201962258U (zh) | 再生能源发电系统 | |
| RU2663433C1 (ru) | Способ переработки твердого топлива с получением горючего газа и реактор для его осуществления | |
| RU172706U1 (ru) | Абляционная установка | |
| CN101962578B (zh) | 再生能源发电系统 | |
| RU2320921C1 (ru) | Способ дискретного сжигания биомассы и получения топочного газа для котельного оборудования | |
| RU74918U1 (ru) | Установка для конверсии твердого топлива (варианты) | |
| JP2017014474A (ja) | 連続式熱化学型バイオマス原料ガス化装置 | |
| KR101465931B1 (ko) | 목질류 바이오매스를 활용한 화력발전 시스템 | |
| CN104152182A (zh) | 一种生物质气化发电的方法 | |
| RU2540647C1 (ru) | Когенерационная энергоустановка с топливным элементом на основе внутрицикловой конверсии органического сырья | |
| RU2705535C1 (ru) | Устройство для сжигания водоугольного топлива с керамическим стабилизатором горения и подсветкой |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 16786839 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 201700471 Country of ref document: EA |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 16786839 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |