Газогенератор обращенного процесса газификации
Полезная модель относится к термической переработке твердого топлива: древесины, торфа, бурого угля и т.п.в горючий газ. Технический результат состоит в улучшении качества получаемого генераторного газа вследствие отвода из него влаги, в увеличении КПД за счет более полного использования теплоты генераторного газа для подогрева воздуха, подаваемого в фурмы камеры газификации, в повышении производительности газификатора. Для достижения технического результата газогенератор обращенного процесса газификации, содержащий корпус, в котором с зазором расположены топливный бункер с загрузочным люком и камера газификации, выполненная из теплопроводного материала, с фурмами цангового крепления и рубашкой воздушного охлаждения с набором выравнивающих профилированных пластин, внешняя стенка которой эквидистантно охватывает камеру газификации, снабжен расположенной коаксиально внутри топливного бункера цилиндрической камерой прокачки воздуха с выпуклыми крышкой и днищем, патрубками подвода и отвода воздуха и рубашкой с перфорированной наружной стенкой, снабженной в нижней части сифонным патрубком отвода конденсата, при этом патрубок отвода воздуха камеры прокачки соединен с рубашкой воздушного охлаждения камеры газификации. 1 ил.
Полезная модель относится к энерготехнологическому оборудованию, а именно к устройствам термической переработки твердого топлива в горючий газ, и может быть использована для производства горючего генераторного газа из битуминозных (смолистых) топлив: древесины, торфа, бурого угля и т.п.
Известны газификаторы, содержащие корпус, в котором расположены топливный бункер с загрузочным устройством, камера газификации с фурмами, и камера воздухоподогревателя, охватывающая газоходы горячего газа в районе собственно камеры газификации. В нижней части газификаторы снабжены колосниковой решеткой. /Авторское свидетельство СССР №1357424, C10J 3/20, 1987 г., и Авторское свидетельство СССР №1701731, C10J 3/20, 1991 г./
Недостатками этих газогенераторов являются громоздкость конструкции и неотрегулированность отвода влаги из топливного бункера при переработке влажного сырья, что приводит к получению генераторного газа повышенной влажности и пониженной теплотворной способности.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является газогенератор обращенного процесса газификации, содержащий корпус, в котором с зазором расположены топливный бункер с загрузочным люком, камера газификации с фурмами и рубашкой воздушного охлаждения с набором выравнивающих профилированных пластин, внешняя стенка которой эквидистантно охватывает камеру газификации, выполненную из теплопроводного материала, а крепление фурм подачи воздуха к корпусу камеры газификации выполнено цанговым. /Патент РФ №2074884, C10J 3/20, 1997 г./
Недостатками известного газогенератора являются отсутствие отвода влаги из топливного бункера при переработке влажного сырья, которое попадает в камеру газификации, что замедляет процесс газификации и снижает теплотворную способность получаемого генераторного газа; а также неполная реализация возможностей использования теплоты генераторного газа для подогрева воздуха, подаваемого в фурмы камеры газификации, что снижает интенсивность процесса газификации и, как следствие, производительность газогенератора.
Технический результат от использования предложенной полезной модели заключается в повышении теплотворной способности генераторного газа из-за
снижения его влажности, вследствие отвода влаги из сырья, подаваемого на газификацию, в увеличении КПД газогенератора за счет рационального использования теплоты генераторного газа для подогрева воздуха, подаваемого в фурмы камеры газификации, а также в повышении производительности газогенератора.
Технический результат достигается за счет того, что газогенератор обращенного процесса газификации, содержащий корпус, в котором с зазором расположены топливный бункер с загрузочным люком и камера газификации, выполненная из теплопроводного материала, с фурмами цангового крепления и рубашкой воздушного охлаждения с набором выравнивающих профилированных пластин, внешняя стенка которой эквидистантно охватывает камеру газификации, снабжен расположенной коаксиально внутри топливного бункера цилиндрической камерой прокачки воздуха с выпуклыми крышкой и днищем, патрубками подвода и отвода воздуха и рубашкой с перфорированной наружной стенкой, снабженной в нижней части сифонным патрубком отвода конденсата, при этом патрубок отвода воздуха камеры прокачки соединен с рубашкой воздушного охлаждения камеры газификации.
А также за счет того, что крышка и днище камеры прокачки воздуха выполнены коническими.
Предпочтительно, что камера прокачки воздуха установлена на кронштейнах.
На чертеже схематически изображен продольный разрез газогенератора обращенного процесса газификации.
В корпусе 1 газогенератора с зазором расположены топливный бункер 2 с загрузочным люком 3 и прикрепленная к нему снизу камера газификации 4 с фурмами подачи воздуха 5, снабженная рубашкой воздушного охлаждения 6, внешняя стенка которой эквидистантна поверхности кожуха камеры газификации 4, которая выполнена из теплопроводного материала. Внутри рубашки охлаждения 6 расположен набор выравнивающих пластин 7. Ниже камеры газификации 4 расположена колосниковая решетка 8. Внутри топливного бункера 2 по его оси (коаксиально) на кронштейнах 9 установлена цилиндрическая камера прокачки воздуха 10 с выпуклыми днищем 11 и крышкой 12, рубашкой 13 с перфорированной наружной стенкой 14 и патрубками подвода воздуха 15 и отвода воздуха 16. В нижней части рубашки 13 установлен сифонный патрубок отвода конденсата 17, сифон которого выведен за пределы корпуса 1. Патрубок отвода воздуха 16 камеры прокачки 10 соединен с рубашкой воздушного охлаждения 6 камеры газификации 4.
На чертеже римскими цифрами обозначены потоки: I - подача атмосферного воздуха; II - подача подогретого воздуха; III - отвод генераторного газа; IV - отвод конденсата; V - выгрузка зольного остатка.
Снабжение топливного бункера 2 расположенной в нем коаксиально камерой прокачки воздуха 10 позволяет создать в бункере 2 кольцевое пространство, в котором происходит сушка исходного топлива под действием теплоты, отдаваемой генераторным газом стенке топливного бункера 2 при прохождении через зазор между корпусом 1 газогенератора и топливным бункером 2, с одновременной конденсацией паров, выделившихся при нагревании, на охлаждаемой стенке камеры прокачки воздуха 10, предварительно прошедших через перфорированную стенку 14 рубашки 13, с последующим отводом образовавшегося конденсата из рубашки 13 через сифонный патрубок 17. Сифонный патрубок 17 выполняет роль гидрозатвора, предотвращающего выход генераторного газа (проскок которого в рубашку 13 может произойти) за пределы корпуса 1 в окружающую среду.
Днище 11 и крышку 12 камеры прокачки воздуха 10 выполняют выпуклыми, а предпочтительно коническими, для обеспечения равномерности распределения загружаемого топлива в бункере 2.
Профилированные пластины 7 в рубашке воздушного охлаждения 6 камеры газификации 4 позволяют выравнивать тепломассообмен в системе «камера газификации - рубашка воздушного охлаждения», а также прохождение воздуха через фурмы 5.
Генератор обращенного процесса газификации работает следующим образом.
Через загрузочный люк 3 твердое топливо подают в топливный бункер 2, в кольцевом зазоре которого посредством конической крышки 12 слой топлива равномерно распределяется, а затем под действием собственного веса топливо опускается в камеру газификации 4. В камеру прокачки воздуха 10 через патрубок подвода воздуха 15 подают (например, вентилятором - на чертеже не показан) исходный воздух I, который, проходя через камеру 10, нагревается от ее стенки, выводится из камеры 10 по патрубку отвода воздуха 16 и уже нагретый воздух II направляется в рубашку воздушного охлаждения 6 камеры газификации 4, где продолжает подогреваться от стенки камеры газификации 4, выполненной из теплопроводного материала, например, стали. Подогретый воздух II, подают через фурмы 5 внутрь камеры газификации 4, где он взаимодействует с твердым топливом - происходит процесс газификации топлива. Получившийся генераторный газ III
выходит из камеры газификации 4, проходит через колосниковую решетку 8, разворачивается на 180° и поднимается вверх по зазору между стенками корпуса 1 и топливного бункера 2, через стенку которого отдает часть теплоты твердому топливу, находящемуся в топливном бункере 2, нагревая его, и выходит из корпуса 1.
При нагревании сырья (твердого топлива), особенно влажного, выделяются пары влаги, которые проникают через отверстия перфорированной стенки 11 рубашки 13 камеры прокачки воздуха 10, где, соприкасаясь с ее сплошной стенкой, охлаждаемой исходным воздухом I, конденсируются. Получаемый конденсат IV собирается в рубашке 13 и выводится из нее через сифонный патрубок 17. Воздух, прошедший через камеру 10, поступает в рубашку воздушного охлаждения 6, где дополнительно подогревается как от стенки камеры газификации 4, так и от стенки рубашки охлаждения 6, которая нагревается отходящим генераторным газом III.
Зольный остаток V, прошедший через колосниковую решетку 8, периодически выводится из люка в нижней части корпуса 1.
Таким образом, воздух I, пройдя камеру 10, уже частично подогревается до воздуха II, а последний, проходя в рубашке воздушного охлаждения 6, продолжает отбирать теплоту от стенки камеры газификации 4, выравнивая и снижая в ней температурные напряжения, сам дополнительно нагревается и в таком состоянии поступает в фурмы 5, способствуя ускорению газификации топлива. Удаление влаги в процессе подогрева исходного сырья из топливного бункера 2 содействует снижению энергозатрат на ведение процесса газификации и повышает качество генераторного газа.
Таким образом, предложенная конструкция газогенератора позволяет повысить теплотворную способность генераторного газа из-за снижения его влажности, вследствие отвода влаги из сырья, подаваемого на газификацию, увеличить КПД газогенератора за счет рационального использования теплоты генераторного газа для подогрева газифицирующего агента - воздуха, подаваемого в фурмы камеры газификации, а также повысить производительность газогенератора за счет ускорения процесса предварительного подогрева исходного сырья в топливном бункере, вследствие уменьшения толщины прогреваемого слоя сырья в кольцевом пространстве топливного бункера, что интенсифицирует процесс газификации.
1. Газогенератор обращенного процесса газификации, содержащий корпус, в котором с зазором расположены топливный бункер с загрузочным люком и камера газификации, выполненная из теплопроводного материала, с фурмами цангового крепления и рубашкой воздушного охлаждения с набором выравнивающих профилированных пластин, внешняя стенка которой эквидистантно охватывает камеру газификации, отличающийся тем, что снабжен расположенной коаксиально внутри топливного бункера цилиндрической камерой прокачки воздуха с выпуклыми крышкой и днищем, патрубками подвода и отвода воздуха и рубашкой с перфорированной наружной стенкой, снабженной в нижней части сифонным патрубком отвода конденсата, при этом патрубок отвода воздуха камеры прокачки соединен с рубашкой воздушного охлаждения камеры газификации.
2. Газогенератор по п.1, отличающийся тем, что крышка и днище камеры прокачки воздуха выполнены коническими.
3. Газогенератор по п.1 или 2, отличающийся тем, что камера прокачки воздуха установлена на кронштейнах.
