Газогенератор для твердого топлива

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ГАЗОГЕНЕРАТОР ДЛЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт природопользования Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Лиштван Иван Иванович Нашкевич Игорь Степанович Бровка Геннадий Петрович Данилевич Сергей Николаевич Тановицкий Владимир Иванович Смолячкова Елена Анатольевна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт природопользования Национальной академии наук Беларуси(57) Газогенератор для твердого топлива, содержащий корпус с внутренней футеровкой и топочной дверцей, бункер для топлива, камеру для золы с дверцей для ее удаления и устройство для подачи и регулирования количества первичного воздуха, установленный внутри корпуса рассекатель, под которым в стенке корпуса выполнено окно для отвода газов, соединенное с жаровым каналом, снабженным устройством для подачи и регулирования количества вторичного воздуха, расположенную в нижней части корпуса горизонтальную колосниковую решетку с боковыми наклонными колосниковыми решетками,отличающийся тем, что он снабжен охватывающим жаровой канал кожухом с торцевыми и внутренней стенками, которые с наружной поверхностью жарового канала образуют изолированные друг от друга тепловые камеры для подогрева первичного и вторичного воздуха, причем камера для подогрева первичного воздуха соединена трубопроводом с 101752014.06.30 зольниковой камерой, а камера для подогрева вторичного воздуха соединена патрубком с жаровым каналом, а устройства для подачи и регулирования первичного и вторичного воздуха соединены соответственно с камерами для подогрева первичного и вторичного воздуха, и содержит загрузочный шнек с поворотным запорным клапаном.(56) 1. Патент Республики Беларусь на изобретение 1732, 1997. 2. Рамбуш Н.Э. Газогенераторы (пер. с англ.). ГОНТИ. - М. - Л, 1959. - С. 270. Настоящая полезная модель относится к устройствам для газификации твердых топлив и может быть использована для газификации торфа, торфяных брикетов, дров, древесных отходов, растительных остатков, бытового и промышленного мусора, кускового топлива из смесей отходов переработки нефти с торфом, нейтрализованным гидролизным лигнином и другими горючими отходами, в установках для отопления различных помещений, подогрева воды и воздуха, сушки влажных материалов, зерна, топлив и других целей. Известен газогенератор для твердого топлива, содержащий корпус с футеровкой и топочной дверцей, бункер для топлива с загрузочным люком, камеру для золы с дверцей для ее удаления и устройством для подачи и регулирования количества первичного воздуха,установленный внутри корпуса сводчатый рассекатель, под которым в корпусе выполнено отверстие для отвода газов, соединенное с жаровой трубой, снабженной устройством для подачи и регулирования количества вторичного воздуха, поворотные лопасти и колосниковую решетку 1. Недостатком известного газогенератора является то, что через устройства для подачи и регулирования количества первичного и вторичного воздуха в него подается холодный воздух. Загрузка топлива в газогенератор производится через загрузочный люк при открытой крышке люка. При этом через загрузочный люк во время загрузки топлива в газогенератор поступает большое количество холодного воздуха и теряется много тепла. Кроме того, через загрузочный люк возможны выбросы пламени и горячих газов, что повышает пожароопасность и возможность отравления угарным газом. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к заявляемому является шахтный газогенератор для твердого топлива конструкции Пинча. Известный газогенератор содержит корпус с внутренней футеровкой из огнеупорного материала, топочную дверцу, бункер для топлива, камеру для золы с дверцей для ее удаления, устройство для подачи и регулирования количества первичного воздуха. Внутри корпуса установлен сводчатый рассекатель, под которым в стенке корпуса выполнено окно для выхода газов. Оно соединено с жаровым каналом, который снабжен устройством для подачи и регулирования количества вторичного воздуха. В нижней части корпуса расположены ступенчатые колосниковые решетки. Сверху газогенератора размещены люки для загрузки топлива 2. Газогенератор Пинча работает под разрежением. Загрузка топлива производится через загрузочные люки. Воздух поступает через отверстия, расположенные под колосниковыми решетками. Удаление золы и очистка колосниковых решеток производится через зольниковые дверцы. Разложение образующихся смол осуществляется путем пропускания их совместно с газом сухой перегонки через раскаленные слои топлива. Главным недостатком газогенератора Пинча является то, что в газогенератор подается холодный первичный и вторичный воздух. Загрузка топлива в газогенератор производится через загрузочные люки при снятых крышках люков. При этом через загрузочные люки в газогенератор поступает большое количество холодного воздуха и происходят большие потери тепла, возможны выбросы 2 101752014.06.30 пламени и горячих газов, что повышает пожароопасность и может служить причиной отравления угарным газом. Задачей настоящей полезной модели является повышение коэффициента полезного действия газогенератора и интенсификация процесса газификации топлива за счет предварительного подогрева первичного и вторичного воздуха, уменьшение потерь тепла, исключение выбросов пламени и горячих газов во время загрузки топлива. Поставленная задача решается за счет того, что известный газогенератор для твердого топлива, содержащий корпус с внутренней футеровкой и топочной дверцей, бункер для топлива, камеру для золы с дверцей для ее удаления и устройство для подачи и регулирования количества первичного воздуха, установленный внутри корпуса рассекатель, под которым в стенке корпуса выполнено окно для отвода газов, соединенное с жаровым каналом, снабженным устройством для подачи и регулирования количества вторичного воздуха, расположенную в нижней части корпуса горизонтальную колосниковую решетку с боковыми наклонными колосниковыми решетками, снабжен охватывающим жаровой канал кожухом с торцевыми наружными и внутренней стенками, которые с наружной поверхностью жарового канала образуют две изолированные одна от другой тепловые камеры для подогрева первичного и вторичного воздуха, причем камера для подогрева первичного воздуха соединена трубопроводом с зольниковой камерой, а камера для подогрева вторичного воздуха соединена патрубком с жаровым каналом, а устройства для подачи и регулирования количества первичного и вторичного воздуха соединены соответственно с камерой для подогрева первичного и вторичного воздуха, причем газогенератор содержит загрузочный шнек с поворотным запорным клапаном. На фиг. 1 представлен общий вид газогенератора (вид спереди), на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Газогенератор содержит корпус 1 с футеровкой 2 из огнеупорного материала, который образует камеру 3 газогенератора. Пространство между корпусом 1 и футеровкой 2 из огнеупорного кирпича заполнено теплоизоляционным материалом 4. В верхней части камеры 3 газогенератора расположена камера 5 для топлива с люком 6 и крышкой 7, которая выполняет функции взрывного клапана. Крышка 7 соединена с механизмом 8 для дистанционного открывания и закрывания ее с площадки обслуживания. Для обеспечения плотности при закрытой крышке 7 она установлена в песочном затворе 9. Камера 5 в верхней части снабжена отверстием 10, через которое загрузочным шнеком 11 загружается топливо. На конце загрузочного шнека 11 установлен поворотный запорный клапан 12. Шнек 11 соединен с отдельным бункером для топлива (бункер фигурах не показан). В нижней части газогенератора установлена топочная дверца 13 с задней стенкой 14. В нижней части камеры 3 установлен рассекатель 15. В корпусе 1 под рассекателем 15 напротив топочной дверцы 13 расположено окно 16 для отвода газов, соединенное с жаровым каналом 17. Жаровой канал 17 выложен из огнеупорного кирпича 18. В нижней части камеры газогенератора установлена горизонтальная колосниковая решетка 19, которая снабжена боковыми наклонными колосниковыми решетками 20. Под колосниковой решеткой 19 размещена зольниковая камера 21 с зольниковой дверцей 22 для удаления золы. Жаровой канал 17 снабжен снаружи кожухом 23 с торцовыми стенками 24 и перегородкой 25, которые образуют совместно с наружной поверхностью жарового канала 17 две изолированные друг от друга камеры 26 и 27. Камера 26 снабжена устройством 28 для подачи и регулирования количества первичного воздуха с крышкой 29 и регулировочным винтом 30 и соединена трубопроводом 31 с зольниковой камерой 21. Камера 27 снабжена устройством 32 для подачи и регулирования количества вторичного воздуха с крышкой 33 и регулировочным винтом 34 и соединена патрубком 35 с жаровым каналом 17. Предложенный газогенератор работает следующим образом. Растопка газогенератора осуществляется через топочную дверцу 13. 101752014.06.30 Через нее на колосниковую решетку 19 закладывается растопочный материал - щепа,дрова и другие горючие материалы. Затем включается привод загрузочного шнека 11, и из отдельного бункера (на фигурах не показан) топливо подается в камеру 5 для топлива. При загрузке топлива загрузочным шнеком 11 поворотный запорный клапан 12 под давлением поступающего топлива открывается. После остановки загрузочного шнека 11 поворотный запорный клапан 12 под действием силы тяжести закрывается и предотвращает поступление воздуха в газогенератор через шнек и выход газов из газогенератора. Слой топлива поддерживается рассекателем 15 и боковыми наклонными колосниковыми решетками 20 и слоем растопочного материала. Между стенками газогенератора, рассекателя 15 и наклонными колосниковыми решетками 20 происходит сводообразование. Затем поджигается растопочный материал на колосниковой решетке 19. После розжига растопочного материала и достижения его интенсивного горения топочная дверца 13 закрывается. Открывается крышка 29 устройства подачи первичного воздуха и винтом 30 регулируется подача первичного воздуха и начинается горение основного топлива, которое расположено над растопочным материалом. Первичный воздух проходит через камеру 26 и далее по трубопроводу 31 поступает в зольниковую камеру 21 в подколосниковое пространство. Проходя через камеру 26, холодный первичный воздух нагревается. Сжигание генераторного газа осуществляется в жаровом канале 17, куда через крышку 33, камеру 27 и патрубок 35 подается вторичный воздух. Регулирование подачи вторичного воздуха осуществляется при помощи винта 34. Проходя через камеру 27, вторичный воздух также нагревается и через патрубок 35 подается в жаровой канал 17. При сжигании генераторного газа в жаровом канале 17 температура в нем достигает 1000-1250 С. За счет этого происходит повышение температуры в тепловых камерах 26 и 27. Подогретый первичный воздух подается под колосниковую решетку 19, и проходит через слой растопочного материала и основного топлива, обеспечивая их интенсивное горение, т.е. соединение кислорода (2), содержащегося в воздухе с горючими частями топлива, главным образом с углеродом . В результате горения топлива получается диоксид углерода (22). В этой зоне, называемой зоной горения, кислород воздуха полностью расходуется. При этом происходит значительное выделение тепла. Температура в зоне горения достигает 1100-1300 С. В расположенном над зоной горения слое топлива происходит процесс сухой перегонки, в результате которого из топлива выделяются газообразные и парообразные продукты, а само топливо превращается в кокс. Пространство над зоной горения называется зоной сухой перегонки. Над ней находится зона подсушки, в которой топливо подвергается предварительному подсушиванию. Получающиеся продукты горения и пары проходят через слой кокса. Здесь под действием раскаленной поверхности негорючий 2 превращается в горючий - оксид углеродапо реакции СО 22. В этой зоне происходит и разложение водяных паров, в результате чего получается также водород (2) и оксид углерода по реакции 22 или, при недостаточной температуре, водород и диоксид углерода 22222. Эта зона называется зоной восстановления. В состав горючего газа входит небольшое количество метана и других углеводородов. Зона горения и восстановления вместе образуют активную зону газификации или активный слой топлива. Из активной зоны газы через окно 16 поступают в жаровой канал 17, где происходит их сжигание, для чего в жаровую трубу через устройство для подачи и регулирования вторичного воздуха 28 подается вторичный атмосферный воздух. Образующиеся продукты сухой перегонки (смолы, кислоты), проходя через активный слой топлива, частично сгорают, а частично подвергаются крекинг-процессу (разлагаются с выделением горючих газов) и не вызывают засмоления деталей установки, т.е. при этом обеспечивается получение бессмольного газа. 4 101752014.06.30 Из жарового канала горячие газы подаются в теплообменник (теплообменник на фигурах не показан) и, отдав тепло, газы выбрасываются через дымовую трубу в атмосферу. По мере сгорания столб топлива постепенно опускается вниз. После чего включается загрузочный шнек 11 и осуществляется загрузка следующей порции топлива в газогенератор. При загрузке топлива поворотный запорный клапан 12 под давлением поступающего топлива открывается. После остановки загрузочного шнека 11 поворотный запорный клапан 12 под действием силы тяжести закрывается. Интенсивность процесса горения (газификации) регулируется изменением подачи первичного воздуха посредством устройства 28, вторичного воздуха посредством устройства 32, заслонки дымовой трубы (на фигурах не показана). Интенсивность газификации топлива повышается при контакте с раскаленным массивным рассекателем 15. Наличие тепловых камер 26 и 27 обеспечивает предварительный нагрев холодного первичного и вторичного воздуха, что способствует повышению КПД работы газогенератора и интенсификации процесса газификации топлива, особенно при повышенной влажности топлива. Наличие загрузочного шнека 11 с поворотным запорным клапаном 12 позволяет уменьшить потери тепла и исключить выбросы пламени, предотвратить поступление через шнек воздуха в газогенератор и газов из него во время загрузки топлива. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5