Газогенератор

Авторы патента:

Предполагаемая полезная модель относится к области переработки твердых, жидких, газообразных сред, в частности гидролизной переработки древесины - лигнинного сырья, отходов деревообработки, нефтешламов и полимерных отходов, попутного газа, торфа, бурого и каменного угля, сланцев, отходов рыбоперерабатывающей сахарной промышленности и бытового мусора. И может быть использовано для получения синтез газа, водяного газа, генераторного газа, смешенного газа, водорода, сероводорода и др. газов. Попутный продукт - концентраты металлов. Данные виды сырья используются в энергетики, химической промышленности, металлургии. Газогенератор состоит из корпуса разделенного на две части камеры горения и зольной части находящаяся в нижней части корпуса отделенной от камеры горения колосниковой решеткой. Корпус ограничен с двух сторон круглыми пластинами в которых вырезаны технологические отверстия: дверца камеры горения; дверца зольника. Также отверстия для крепления камеры газообразования, камеры образования пара, камеры очистки генераторного газа. Дымовые газы образующиеся при горении топлива в камере горения при «естественной» тяге улетучиваются в окружающую среду через дымовую трубу. Камера газообразования представляет собой емкость, в которую помещается непосредственно материал (опилки и другое сырье) из которого в технологическом процессе вырабатывается генераторный газ, также имеется загрузочное окно для загрузки опилок и другого сырья. Технический результат - утилизация твердых, жидких, газообразных сред, в частности гидролизной переработки древесины - лигнинного сырья, отходов деревообработки, нефтешламов и полимерных отходов, попутного газа, торфа, бурого и каменного угля, сланцев, отходов рыбоперерабатывающей сахарной промышленности и бытового мусора, которые до сих пор используются в несущественных объемах. Рациональное применение газогенератора может привести к весьма значительной экономии угля, электроэнергии, жидкого топлива, природного газа.

Известна установка для производства высококалорийных газов из твердого топлива /Патент РФ №2238961 C 10 J 3/48, С 10 В 47/06, 2004 г/, содержащая бункер для подачи топлива в обогреваемые снаружи реторты и реакционную камеру газогенератора, газовую горелку для низкокалорийного газа и камеру сгорания, используется газогенератор горизонтального типа, реторты содержат в нижней части дополнительный патрубок для подачи с помощью форсунок по отдельным трубопроводам дозированного количества перегретого водяного пара, диоксида углерода и жидкого топлива, причем в камере сгорания выполнен змеевик для ввода перегретого пара из водяной рубашки с помощью форсунок через дополнительный патрубок в нижнюю часть реторт, а реакционная камера газогенератора содержит отбойную решетку для подачи низкокалорийного газа через трубопровод в горелку низкокалорийного газа.

Известен теплогазогенератор твердого топлива /Патент РФ №2248500 F 23 B 7/00, C 10 J 3/20, 2005 г, содержит газовую топку с каналом вывода дымовых газов, бункер твердого топлива, газогенератор на паровоздушном дутье с колосниковой решеткой и золоприемниками, коллектор отвода высококалорийных газов и трубы-реторты с внутренней полостью в каждой из них, которая со стороны входной части соответствующей трубы-реторты сообщена с бункером, со стороны выходной части - с полостью газогенератора, участок трубы-реторты, расположенный между указанными ее частями, размещен в полости газовой топки, внутренние полости труб-реторт со стороны их входных частей сообщены с указанным коллектором, а газогенератор соединен с газовой топкой через циклон очистки низкокалорийного газа, колосниковая решетка снабжена приводом вращения с регулятором скорости.

Недостатками устройств является малая эффективность устройств, низкая надежность, сложность выполнения устройств.

Известен теплогазогенератор твердого топлива /А.С. SU №1333696, С 10 J 3/48 от 30.08.87 г./, содержащий газовую топку, канал вывода дымовых газов, бункер твердого топлива, газогенератор на паровоздушном дутье с колосниковой решеткой и золоприемниками, коллектор приема высококалорийных газов и трубы-реторты, входные части которых сообщены с бункером, выходные части - с полостью газогенератора, участки труб-реторт, расположенные между указанными их частями, размещены в полости газовой топки, внутренние полости труб-реторт со стороны их входных частей сообщены с коллектором, газогенератор сообщен с газовой топкой.

Недостатком данного устройства является ограничение использования для термохимического разложения твердых топлив в виде предварительно изготовленных и подсушенных гранул. Процесс термохимической переработки топлива в данной установке неэффективен вследствие низкой интенсивности процесса накопления вырабатываемого газа, т.к. в качестве этого полезного продукта используется только его часть, вырабатываемая при термическом разложении топлива в трубах-ретортах.

Ближайшим аналогом является газогенератор для газификации твердого топлива в псевдоожиженном слое /Патент SU №1806173 С 10 J 3/48, 1993 г/, включающий корпус, разделенный расположенной в нижней его части газораспределительной решеткой на верхнюю реакционную камеру и нижнее дутьевой устройство, расположенные в реакционной камере две вертикальные перегородки с переточными окнами, средство для подачи топлива в нижнюю часть реакционной камеры в псевдоожиженный слой, средство для отвода золы с решетки и средство для отвода генераторного газа, расположенное в верхней части корпуса за второй перегородкой. Корпус снабжен дверцей камеры горения; дверцей зольника, дымовой трубой, отводящей дымовые газы

Недостатком ближайшего аналога является низкая эффективность переработки сырья.

Задачей предполагаемой полезной модели является создание устройства, позволяющего повысить эффективность комплексной переработки сырья и генерации газа нужного качества.

Поставленная задача достигается тем, что в газогенераторе для получения газов из различного углеродоводородсодержащего сырья состоящем из корпуса, разделенного горизонтально на две части, включающем камеру горения в верхней части корпуса и зольной части, находящейся в нижней части корпуса и отделенной от камеры горения газораспределительной решеткой, корпус снабжен дверцей камеры горения; дверцей зольника, дымовой трубой, отводящей дымовые газы, образующиеся при горении топлива в камере горения на «естественной» тяге, в камеру горения дополнительно помещены камера газообразования,

представляющая собой емкость для сырья, из которого в технологическом процессе вырабатывается газ, камера парообразования, оснащенная обратным клапаном и задвижками, загрузочным люком для твердых веществ и патрубком для жидких и газообразных веществ, и соединенная подающим трубопроводом с камерой газообразования, камера очистки, соединенная отводящим трубопроводом с камерой газообразования.

Газогенератор дополнительно содержит охладитель, соединенный отводящим трубопроводом с камерой очистки и емкость - аккумулятор газа соединенный последовательно с охладителем.

В камеру горения помещена горелка, снабженная устройством для зажигания факела пламени.

Камера газообразования снабжена электрическим нагревательным устройством.

Камера очистки снабжена твердым пористым катализатором, патрубком вывода жидких продуктов реакции и люком выгрузки твердых продуктов реакции и отработанного катализатора.

Камера газообразования дополнительно снабжена загрузочным люком и патрубком ввода жидкого катализатора газообразования.

Между камерой газообразования и камерой очистки помещен вентиль регуляции давления, обратный клапан и патрубок ввода дополнительных реагентов.

Схематическое изображение конструкции газогенератора показано на Фиг.1.

Газогенератор состоит из корпуса 1, разделенного горизонтально на две части колосниковой решеткой 2, включающей камеру горения 3 в верхней части корпуса и зольную часть 4. В камеру горения 3 помещены камера газообразования 5, камера парообразования 6, камера очистки генераторного газа 7.

Камера горения 3 представляет собой металлический корпус, с загрузочным окном 8 в которое подается топливо (дрова, мусор, газ, опилки, нефть, торф, угль) для создания высокой температуры, необходимой для получения генераторного газа в камере газообразования и задвижкой 9, Розжиг топлива осуществляется с помощью газовой горелки подключаемой к задвижке 9. Горелка снабжена встроенной свечей зажигания. Зола из зольника 4 удаляется в автоматизированном и ручном режиме. Также для розжига и нормального горения топлива в зольной части находится дверца 10, через которую подается воздух. Загрузку топлива проводят периодически, в форме брикетов, в ручную или подачей через шнек также если сырье в жидком состоянии оно подается с помощью насоса через специально отведенную для этого задвижку 11. Дымовые газы образующиеся при горении топлива в камере горения при «естественной» тяге улетучиваются в окружающую среду через дымовую трубу 12. При нагреве камеры парообразования 6 до температуры выделения

пара из материала, помещенного в данную камеру пар поступает в камеру газообразования 5 по газопроводу 13 с водяным обратным клапаном, где вступает в реакцию с веществом находящемся в ней. В случае увеличения давления в камере парообразовании выше нормы в качестве безопасности предусмотрено сброс давления и уменьшение излишка пара через спускной клапан 14. В камере газообразовании сырье помещенное в камеру взаимодействует с поступающими в нее паром, поступающем из камеры парообразования и воздухом предварительно подогретым в зольной части камеры горения через задвижку 15. Для безопасности в камере также предусмотрен спускной клапан 16. Выработанный генераторный газ проходит очистку в камере очистки генераторного газа 7, в которую поступает по трубе через трубопровод 17 с обратный клапаном к фильтру, после очистки газ поступает по трубе через трубопровод 18 с газовой задвижкой в охладитель или непосредственно в теплогенератор, электрогенератор, принудительно, с помощью насоса.

Газогенератор работает следующим образом:

В камере газообразования 5 при температуре реакции (от 200 до 800°С) происходит процесс взаимодействия с паром и др. компонентами парогазовой смеси с образованием целевого продукта. В качестве побочного продукта образуются смолы, зола и высококипящие вещества. Газ поступает с примесями в камеру очистки генераторного газа 7 в которой находится твердый пористый катализатор, нагретый до температуру 300-900°С. В камере происходит реакция между компонентами смеси, при этом газ отчищается и образуется дополнительное количество продукта. После очистки генераторный газ поступает в охладитель или в теплогенератор, электрогенератор, также может поступать в камеру горения в качестве дополнительного топлива.

В настоящее время для энерго- и теплоснабжения зданий и сооружений, получения горячей воды для технологических нужд, пара и горячего воздуха для различных технологических процессов применяются водогрейные котлы, паровые котлы и теплогенераторы, в основном использующие дорогостоящие электроэнергию, каменный уголь, нефтепродукты и природный газ.

Для увеличения продолжительности работы могут быть последовательно соединены два и более газогенератора, причем перед вторым газогенератором дополнительно вводят газовый реагент, в газогенераторе осуществляют химический синтез газа из газа, генерированного в первом газогенераторе.

В то же время имеются значительные запасы топливо содержащих бросовых материалов и низкокачественного топлива (отходы лесозаготовительного, деревообрабатывающего, гидролизного, сельскохозяйственного и других производств, торф, сланцы, бытовые отходы).

Предлагаемая газогенераторная установка позволяет утилизировать многие из указанных материалов, которые до сих пор используются в несущественных объемах. Их рациональное применение может привести к весьма значительной экономии угля, электроэнергии, жидкого топлива, природного газа.

Широкое внедрение газогенераторных технологий позволяет одновременно содействовать разрешению и не менее важной задачи экологического плана - очистке значительной территорий от указанных отходов.

1. Газогенератор для получения газов из различного углеродоводородсодержащего сырья состоящий из корпуса, разделенного горизонтально на две части, включающих камеру горения в верхней части корпуса и зольной части, находящейся в нижней части корпуса и отделенной от камеры горения газораспределительной решеткой, корпус снабжен дверцей камеры горения; дверцей зольника, дымовой трубой, отводящей дымовые газы, образующиеся при горении топлива в камере горения на «естественной» тяге, отличающийся тем, что в камеру горения дополнительно помещены камера газообразования, представляющая собой емкость для сырья, из которого в технологическом процессе вырабатывается газ, камера парообразования, оснащенная обратным клапаном и задвижками, загрузочным люком для твердых веществ и патрубком для жидких и газообразных веществ, и соединенная подающим трубопроводом с камерой газообразования, камера очистки, соединенная отводящим трубопроводом с камерой газообразования.

2. Газогенератор по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит охладитель, соединенный отводящим трубопроводом с камерой очистки и емкость-аккумулятор газа соединенный последовательно с охладителем.

3. Газогенератор по п.1, отличающийся тем, в камеру горения помещена горелка, снабженная устройством для зажигания факела пламени.

4. Газогенератор по п.1, отличающийся тем, что камера газообразования снабжена электрическим нагревательным устройством.

5. Газогенератор по п.1, отличающийся тем, что камера очистки снабжена твердым пористым катализатором, патрубком вывода жидких продуктов реакции и люком выгрузки твердых продуктов реакции и отработанного катализатора.

6. Газогенератор по п.1, отличающийся тем, что камера газообразования дополнительно снабжена загрузочным люком и патрубком ввода жидкого катализатора газообразования.

7. Газогенератор по п.1, отличающийся тем, что между камерой газообразования и камерой очистки помещен вентиль регуляции давления, обратный клапан и патрубок ввода дополнительных реагентов.