RU2579112C1

RU2579112C1 - Solid-fuel gas generator

Info

Publication number: RU2579112C1
Application number: RU2014144242/03A
Authority: RU
Inventors: Евгений Михайлович Кашин; Валерий Николаевич Диденко
Original assignee: Евгений Михайлович Кашин; Валерий Николаевич Диденко
Priority date: 2014-10-31
Filing date: 2014-10-31
Publication date: 2016-03-27

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: solid-fuel gas generator comprises a shell with a body, tubes for gas collection and delivery of raw material and gasifying agent to gasification chamber and a bunker, which are mounted inside the above shell. In the shell wall there is a tube for delivery of gasifying agent to the shell cavity. In the body there is a horizontal gasification chamber with zones of drying, pyrolysis, combustion, recover of solid fuel, which are placed in series from the centre to periphery. Side perforated wall of the gasification chamber is placed in the area of solid fuel recovery. The body cavity is interconnected with a tube for gas collection. At the end of gasification chamber there are tubes for delivery of raw material and gasifying agent to the chamber. The bunker is coupled to a tube for raw material delivery to the gasification chamber.

EFFECT: intensified process of gasification at high combustion heat of obtained generator gas and improved reliability of gas generator.

1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для газификации твердых органических топлив и может быть использовано для производства горючего генераторного газа из отходов предприятий лесного и агропромышленного комплексов, применяемого в качестве основного вида топлива объектами энергетики и коммунального хозяйства, а также в двигателях внутреннего сгорания.The invention relates to a device for the gasification of solid organic fuels and can be used for the production of combustible generator gas from waste from forestry and agro-industrial enterprises, used as the main type of fuel by objects of energy and utilities, as well as in internal combustion engines.

Известен газогенератор твердого топлива, содержащий корпус, расположенную внутри него газификационную камеру с одной или несколькими секциями, последовательно установленными вдоль вертикальной оси с возможностью вращения относительно друг друга и корпуса (пат. RU 2232347, опубл. 10.07.04 г. ). В нижней секции газификационной камеры установлен патрубок для подачи газифицирующего агента. В верхней секции газификационной камеры расположены патрубки для подачи сырья и для сбора газа. Сырье, подаваемое из бункера через патрубок в верхней секции газификационной камеры, при подходе к секции сушки нагревается поднимающимся вверх генераторным газом. Снизу в газификатор подается газифицирующий агент (влажный воздух). После прохождения через золу он нагревается и попадает в зону горения.Known gas generator of solid fuel, comprising a housing, a gasification chamber located inside it with one or more sections sequentially mounted along the vertical axis with the possibility of rotation relative to each other and the housing (US Pat. RU 2232347, publ. 10.07.04). A pipe for supplying a gasifying agent is installed in the lower section of the gasification chamber. In the upper section of the gasification chamber are pipes for supplying raw materials and for collecting gas. The raw material supplied from the hopper through the pipe in the upper section of the gasification chamber, when approaching the drying section, is heated by rising up generating gas. From below, a gasifying agent (moist air) is supplied to the gasifier. After passing through the ash, it heats up and enters the combustion zone.

Недостатком известного газогенератора является низкая теплота сгорания получаемого генераторного газа, обусловленная засорением его смолами, активно выделяющимися в зонах сушки и пиролиза.A disadvantage of the known gas generator is the low heat of combustion of the resulting generator gas, due to clogging of its resins actively released in the drying and pyrolysis zones.

Эффективность газогенератора снижают такие факторы, как небольшая поверхность соприкосновения частиц золы с газифицирующим агентом, уменьшающая его прогрев; унос золы газифицирующим агентом и ее попадание на раскаленные частицы топлива в зоне окисления, снижающее интенсивность горения.The efficiency of the gas generator is reduced by such factors as a small contact surface of ash particles with a gasifying agent, which reduces its heating; entrainment of ash by a gasifying agent and its contact with hot fuel particles in the oxidation zone, which reduces the intensity of combustion.

Кроме того, потоку движущегося газа (сначала газифицирующего агента, а затем генераторного газа) внутри газогенератора необходимо преодолеть достаточно большое аэродинамическое сопротивление слоев топлива, обусловленное большой высотой газогенератора. На преодоление сопротивления нужно принудительно создавать движение газовой среды внутри газогенератора с помощью вентилятора, дымососа, компрессора.In addition, the flow of a moving gas (first a gasifying agent, and then a generator gas) inside the gas generator must overcome a sufficiently large aerodynamic drag of the fuel layers due to the high height of the gas generator. To overcome the resistance, it is necessary to forcefully create the movement of the gaseous medium inside the gas generator using a fan, smoke exhaust, compressor.

Наиболее близким к заявленному изобретению является газогенератор твердого топлива (RU №2497045, опубл. 2013 г. ), содержащий корпус, расположенную в нем горизонтальную центробежную газификационную камеру с последовательно размещенными от центра к периферии зонами сушки, пиролиза, горения, восстановления твердого топлива. Боковая перфорированная стенка газификационной камеры расположена в зоне восстановления твердого топлива. Полость корпуса сообщена с патрубком для сбора газа. В торце газификационной камеры установлены патрубки для подачи в газификационную камеру сырья и газифицирующего агента.Closest to the claimed invention is a solid fuel gas generator (RU No. 2497045, publ. 2013), comprising a housing located in it a horizontal centrifugal gasification chamber with drying, pyrolysis, combustion, and solid fuel recovery zones sequentially located from the center to the periphery. The lateral perforated wall of the gasification chamber is located in the zone of recovery of solid fuel. The body cavity is in communication with a pipe for collecting gas. At the end of the gasification chamber, pipes are installed for supplying raw materials and a gasification agent to the gasification chamber.

Известный газогенератор отличается высокой эффективностью и высоким качеством получаемого генераторного газа.The known gas generator is characterized by high efficiency and high quality of the resulting generator gas.

Недостатком является подача в газификационную камеру влажного топлива, заметно снижающая его теплоту сгорания. Подогрев компонентов (газифицирующего агента и сырья) перед поступлением их в зону горения осуществляется только в зоне сушки и является недостаточным для интенсивного горения топлива.The disadvantage is the supply of moist fuel to the gasification chamber, which significantly reduces its calorific value. The heating of components (gasification agent and raw materials) before they enter the combustion zone is carried out only in the drying zone and is insufficient for intensive combustion of fuel.

Техническим эффектом изобретения является повышение интенсивности процесса газификации за счет повышения эффективности сушки сырья-топлива и нагрева газифицирующего агента перед поступлением их в зону горения при обеспечении высокой теплоты сгорания генераторного газа.The technical effect of the invention is to increase the intensity of the gasification process by increasing the drying efficiency of the feedstock and heating the gasifying agent before they enter the combustion zone while ensuring high heat of combustion of the generator gas.

Для достижения технического эффекта газогенератор твердого топлива содержит корпус, расположенную в корпусе горизонтальную центробежную газификационную камеру с последовательно размещенными от центра к периферии зонами сушки, пиролиза, горения, восстановления твердого топлива. Боковая перфорированная стенка газификационной камеры расположена в зоне восстановления твердого топлива. Полость корпуса сообщена с патрубком для сбора газа. В торце газификационной камеры установлены патрубки для подачи в газификационную камеру сырья и газифицирующего агента. При этом газогенератор твердого топлива содержит оболочку, внутри которой размещены корпус, патрубки для сбора газа, подачи в газификационную камеру сырья и газифицирующего агента и бункер, соединенный с патрубком для подачи сырья в газификационную камеру. В стенке оболочки установлен патрубок для подачи газифицирующего агента в полость оболочки.To achieve a technical effect, the solid fuel gas generator comprises a housing, a horizontal centrifugal gasification chamber located in the housing with drying, pyrolysis, combustion, and solid fuel recovery zones sequentially located from the center to the periphery. The lateral perforated wall of the gasification chamber is located in the zone of recovery of solid fuel. The body cavity is in communication with a pipe for collecting gas. At the end of the gasification chamber, pipes are installed for supplying raw materials and a gasification agent to the gasification chamber. At the same time, the solid fuel gas generator contains a shell, inside of which there is a housing, pipes for collecting gas, supplying raw materials and a gasifying agent to the gasification chamber, and a hopper connected to the pipe for supplying raw materials to the gasification chamber. A pipe is installed in the wall of the shell for supplying a gasifying agent to the cavity of the shell.

В полости оболочки газифицирующий агент, перемещающийся от патрубка подачи в оболочку до патрубка подачи в газификационную камеру, эффективно нагревается теплом, излучаемым поверхностью стенок корпуса газификационной камеры и стенок патрубка для сбора генераторного газа. При этом охлаждаются стенки корпуса и патрубка сбора газа, что сохраняет их от перегрева, повышая их долговечность, соответственно, надежность газогенератора.In the cavity of the shell, a gasifying agent moving from the supply pipe to the shell to the supply pipe to the gasification chamber is effectively heated by the heat radiated by the surface of the walls of the gasification chamber body and the walls of the pipe to collect the generator gas. In this case, the walls of the housing and the gas collection pipe are cooled, which saves them from overheating, increasing their durability, and accordingly, the reliability of the gas generator.

Сырье-топливо перед подачей в газификационную камеру нагревается от стенок бункера, прогреваемых теплом, излучаемым корпусом газификационной камеры и патрубком генераторного газа. Происходит предварительная сушка сырья-топлива.Raw fuel before being fed into the gasification chamber is heated from the walls of the bunker, heated by the heat emitted from the gasification chamber body and the generator gas pipe. Preliminary drying of the fuel feed occurs.

Таким образом, за счет тепла, выделяемого при горении топлива, осуществляется предварительные нагрев газифицирующего агента и сушка сырья-топлива перед поступлением их в газификационную камеру, что повышает интенсивность процесса газификации без дополнительных энергозатрат. При этом, в отличие от аналога (пат. RU 2232347), получаемый генераторный газ не контактирует непосредственно с подсушиваемым сырьем и не засоряется выделяющимися из него смолами, что позволяет сохранить высокую теплоту сгорания генераторного газа.Thus, due to the heat generated during fuel combustion, the gasifying agent is preheated and the fuel feed is dried before they enter the gasification chamber, which increases the intensity of the gasification process without additional energy costs. In this case, unlike the analogue (Pat. RU 2232347), the resulting generator gas does not contact directly with the dried raw material and is not clogged with the resins released from it, which allows to maintain the high heat of combustion of the generator gas.

На чертеже представлена конструкция заявленного газогенератора твердого топлива.The drawing shows the design of the inventive gas generator of solid fuel.

Газогенератор твердого топлива содержит горизонтальную центробежную газификационную камеру 1, установленную с зазором в корпусе 2. Внутри газификационной камеры расположены последовательно от центра к периферии зоны сушки (С), пиролиза (П), окисления (горения) (О), восстановления (В) твердого топлива. Обечайка (боковая стенка) 3 газификационной камеры 1 выполнена перфорированной и расположена в зоне восстановления твердого топлива. В верхней части корпуса 2 установлен патрубок 4 для сбора генераторного газа.The solid fuel gas generator contains a horizontal centrifugal gasification chamber 1 installed with a gap in the housing 2. Inside the gasification chamber, they are arranged sequentially from the center to the periphery of the drying zone (C), pyrolysis (P), oxidation (combustion) (O), and recovery (B) of solid fuel. The shell (side wall) 3 of the gasification chamber 1 is perforated and located in the zone of recovery of solid fuel. In the upper part of the housing 2 there is a pipe 4 for collecting generator gas.

В торце газификационной камеры 1 установлен патрубок 5 для поступления газифицирующего агента в полость газификационной камеры, внутри которого установлен с зазором патрубок 6 для подачи сырья-топлива. Патрубок 6 с установленным внутри шнеком 7 соединен с бункером 8.At the end of the gasification chamber 1, a nozzle 5 is installed for the gasification agent to enter the cavity of the gasification chamber, inside of which a nozzle 6 is installed with a gap for the supply of raw fuel. The pipe 6 with a screw installed inside 7 is connected to the hopper 8.

Корпус 2 с патрубками 4, 5, 6 и бункер 8 размещены в полости 9 оболочки 10. В стенке оболочки 10 установлен патрубок 11 для подачи газифицирующего агента в полость оболочки.The housing 2 with nozzles 4, 5, 6 and the hopper 8 are placed in the cavity 9 of the shell 10. In the wall of the shell 10 there is a pipe 11 for supplying a gasifying agent to the cavity of the shell.

Для удаления твердых продуктов горения в нижней части корпуса 2 установлен патрубок 12.To remove solid combustion products, a pipe 12 is installed in the lower part of the housing 2.

При работе газогенератора исходное сырье-топливо из бункера 8 через патрубок 6 для подачи сырья с помощью шнека 7 попадает во вращающуюся газификационную камеру 1. Под действием центробежных сил сырье перемещается к боковым стенкам газификационной камеры 1, где располагаются углистые слои топлива, ранее загруженного, поочередно проходя разные температурные зоны и разные этапы газификации. При установившемся процессе горения формируется следующее расположение зон (от центра к боковой стенке корпуса - по пути движения сырья): зоны сушки (С), пиролиза (П), окисления (горения) (О), восстановления (В).During the operation of the gas generator, the feedstock fuel from the hopper 8 through the pipe 6 for supplying raw materials with the help of a screw 7 enters the rotating gasification chamber 1. Under the action of centrifugal forces, the raw material moves to the side walls of the gasification chamber 1, where the carbonaceous layers of fuel previously loaded alternately are located going through different temperature zones and different stages of gasification. With the steady-state combustion process, the following arrangement of zones is formed (from the center to the side wall of the casing — along the path of the raw material): drying (C), pyrolysis (P), oxidation (combustion) (O), and reduction (B) zones.

Образующийся в зоне восстановления генераторный газ также подвергается действию центробежных сил и выносится через перфорированную обечайку 3 камеры газификации 1 в свободное пространство сбора газа, образованное наружной поверхностью камеры газификации 1 и внутренней поверхностью неподвижного корпуса 2. В свободном пространстве газ скапливается до тех пор, пока его не начинает вытеснять вновь образуемый газ в патрубок 4 сбора генераторного газа для последующей обработки (очистка, охлаждение и осушение).Generator gas generated in the reduction zone is also subjected to centrifugal forces and is carried out through the perforated shell 3 of the gasification chamber 1 to the free gas collection space formed by the outer surface of the gasification chamber 1 and the inner surface of the stationary body 2. In the free space, gas accumulates until it does not begin to displace the newly formed gas in the pipe 4 for collecting generator gas for subsequent processing (cleaning, cooling and drainage).

Холодный газифицирующий агент, подаваемый в полость 9 оболочки 10 через установленный в стенке оболочки патрубок 11, нагревается теплом излучения от стенок корпуса 2 и патрубка 4, одновременно охлаждая их. Из полости 9 горячий газифицирующий агент поступает через патрубок 5 для подачи газифицирующего агента в зону сушки газификационной камеры 1.Cold gasification agent supplied to the cavity 9 of the shell 10 through the pipe 11 installed in the wall of the shell is heated by the heat of radiation from the walls of the housing 2 and the pipe 4, while cooling them. From the cavity 9, the hot gasification agent enters through the pipe 5 for supplying the gasification agent to the drying zone of the gasification chamber 1.

Тепло, излучаемое стенками корпуса 2 и патрубка 4 сбора генераторного газа, передается также сырью-топливу через стенки бункера 8. Прогретое и подсушенное сырье-топливо из бункера поступает в патрубок 6, в котором с помощью шнека 7 равномерно перемещается в газификационную камеру. Изменяя скорость вращения шнека, можно регулировать подачу сырья-топлива в газификационную камеру. Равномерная и регулируемая подача сырья-топлива независимым шнеком приводит к сбалансированному вращению газификационной камеры.The heat radiated by the walls of the housing 2 and the nozzle 4 for collecting the generator gas is also transferred to the raw fuel through the walls of the hopper 8. The heated and dried raw fuel from the hopper enters the nozzle 6, in which, using the screw 7, it is uniformly transferred to the gasification chamber. By changing the speed of rotation of the auger, it is possible to regulate the flow of raw materials-fuel into the gasification chamber. A uniform and controlled supply of raw fuel by an independent screw leads to a balanced rotation of the gasification chamber.

Зола, образованная в результате горения топлива, осыпается вниз под действием силы тяжести и через отводящий патрубок 12 выносится из газогенератора.The ash formed as a result of fuel combustion crumbles down under the action of gravity and is discharged from the gas generator through the outlet pipe 12.

Таким образом, заявленная совокупность признаков обеспечивает повышение интенсивности процесса газификации за счет использования тепла, получаемого при горении компонентов, для нагрева сырья-топлива и газифицирующего агента не только в зоне сушки газификационной камеры, но и перед поступлением их в газификационную камеру. При этом обеспечивается высокое качество получаемого генераторного газа и повышается надежность газогенератора.Thus, the claimed combination of features provides an increase in the intensity of the gasification process by using the heat obtained by burning the components to heat the feedstock and gasification agent not only in the drying zone of the gasification chamber, but also before they enter the gasification chamber. This ensures high quality of the produced gas and increases the reliability of the gas generator.

Claims

The solid fuel gas generator comprises a housing, a horizontal centrifugal gasification chamber located inside it, with drying, pyrolysis, combustion, and solid fuel recovery zones arranged sequentially from the center to the periphery, the side perforated wall of the gasification chamber is located in the solid fuel recovery zone, the housing cavity is in communication with a pipe for gas collection, in the end of the gasification chamber there are pipes for supplying raw materials and a gasification agent to the gasification chamber, characterized in which contains a shell, inside of which there is a housing, pipes for collecting gas, supplying raw materials and a gasification agent to the gasification chamber and a hopper connected to a pipe for supplying raw materials to the gasification chamber, a pipe for supplying a gasifying agent to the shell cavity is installed in the wall of the shell.