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 Фалюшин Петр Леонтьевич Бровка Геннадий Петрович Бровка Андрей Геннадьевич Романенко Иван Иванович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт природопользования Национальной академии наук Беларуси(57) 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, устройство для подачи и регулирования первичного воздуха, установленный внутри корпуса сводчатый рассекатель с вертикальной пластиной, под которым в корпусе выполнено отверстие для отвода газов, соединенное с жаровой трубой, снабженной устройством для подачи и регулирования вторичного воздуха, колосниковую решетку, установленную с возможностью подъема и опускания, установленные внутри корпуса параллельно рассекателю поворотные лопасти, отличающийся тем, что сводчатый рассекатель газогенератора снабжен полой трубой с входным и выходным патрубками, в передней и задней стенках 87482012.12.30 корпуса газогенератора соосно выполнены сквозные отверстия, в которые вставлены полая труба, входной и выходной патрубки, причем входной патрубок размещен в отверстии в задней стенке корпуса газогенератора, выходной патрубок - в отверстии в передней стенке корпуса газогенератора, а устройство для подачи и регулирования первичного воздуха установлено на входном патрубке, выходной патрубок нижним концом совмещен с отверстием в верхней стенке топочной дверцы и сопряжен с верхней стенкой топочной дверцы с возможностью относительного перемещения.(56) 1. Рамбуш Н.Э. Газогенераторы / Пер. с англ. ГОНТИ. - М.-Л., 1939. - С. 270. 2. Патент РБ 1732 на изобретение Газогенератор для твердого топлива, опубл. 30.09.1997. 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 с отходами переработки нефти, торфа и гидролизного лигнина и другими горючими отходами, в установках для отопления различных помещений, подогрева воды и воздуха, сушки влажных материалов, зерна, топлив и других целей. Известен шахтный газогенератор Пинча, содержащий корпус с внутренней футеровкой, ступенчатые колосниковые решетки и сводчатый рассекатель слоя топлива, под которым расположено отверстие для отвода газа. В нижней части газогенератора установлены зольниковые дверцы и имеются отверстия для подачи атмосферного воздуха. Сверху газогенератора установлены люки для загрузки топлива 1. Газогенератор работает следующим образом. 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. Однако конструкция газогенератора Пинча не обеспечивает возможности регулирования количества топлива, участвующего в процессе газификации. В нем не предусмотрена возможность разрушения зависшего слоя топлива между внутренними стенками газогенератора и сводчатым рассекателем. Существенным недостатком газогенератора Пинча является и то, что в нем отсутствует возможность, в случае необходимости, прекращения подачи топлива в зону горения и он не может работать на различных по крупности топливах. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к заявляемой полезной модели является газогенератор для твердого топлива 2. Известный газогенератор содержит корпус с внутренней футеровкой и топочной дверцей, бункер для топлива с загрузочным люком, камеру для золы с дверцей для ее удаления и устройство для подачи и регулирования 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 вторичного воздуха, и колосниковую решетку, установленную с возможностью подъема и опускания. Внутри корпуса установлены с возможностью поворота лопасти,расположенные параллельно рассекателю, а рассекатель в верхней части снабжен вертикальной пластиной. Известный газогенератор работает следующим образом. Колосниковая решетка при помощи кулачкового механизма устанавливается в верхнее положение. Поворотные лопасти посредством рычагов подводятся вплотную к сводчато 2 87482012.12.30 му рассекателю. При этом перекрываются прямоугольные каналы для подачи топлива на колосниковую решетку. Затем бункер заполняется топливом и плотно закрывается. Розжиг газогенератора осуществляется через топочную дверцу. Для розжига могут быть использованы различные горючие материалы, которые укладываются на колосниковую решетку. После загорания растопочного материала на колосниковой решетке топочная дверца плотно закрывается. Затем поворотные лопасти посредством рычагов плавно разводятся в нужное положение, и на колосниковую решетку начинает просыпаться топливо из бункера. Первичный воздух под действием тяги через устройство для подачи и регулирования первичного воздуха подается под колосниковую решетку и проходит через слой растопочного материала и основного топлива, обеспечивая их интенсивное горение. Газы через отверстие для отвода газов поступают в жаровую трубу, где происходит их сжигание, для чего в жаровую трубу подается вторичный атмосферный воздух. Окончательное догорание происходит в камере горения котла-утилизатора или теплообменника. Отдав тепло, дымовые газы выбрасываются через дымовую трубу в атмосферу. По мере сгорания столб топлива постепенно опускается вниз, и после выгорания через определенный промежуток времени производится загрузка следующей порции топлива. Недостатком известного газогенератора является быстрый выход из строя рассекателя в результате активного окалинообразования его, так как температура в зоне расположения рассекателядостигает 1100-1300 С, что вызывает выход из работы газогенератора в целом. Задачей полезной модели является повышение долговечности, надежности и коэффициента полезного действия газогенератора. Поставленная задача решается за счет того, что в известном газогенераторе для твердого топлива, содержащем корпус с футеровкой и топочной дверцей, бункер для топлива с загрузочным люком, камеру для золы с дверцей для ее удаления, устройство для подачи и регулирования первичного воздуха, установленный внутри корпуса сводчатый рассекатель с вертикальной пластиной, под которым в корпусе выполнено отверстие для отвода газов, соединенное с жаровой трубой, снабженной устройством для подачи и регулирования вторичного воздуха, колосниковую решетку, установленную с возможностью подъема и опускания, установленные внутри корпуса параллельно рассекателю поворотные лопасти, сводчатый рассекатель газогенератора снабжен полой трубой с входным и выходным патрубками, в передней и задней стенках корпуса газогенератора соосно выполнены сквозные отверстия, в которые вставлены полая труба, входной и выходной патрубки,причем входной патрубок размещен в отверстии в задней стенке корпуса газогенератора,выходной патрубок - в отверстии в передней стенке корпуса газогенератора, а устройство для подачи и регулирования первичного воздуха установлено на входном патрубке, выходной патрубок нижним концом совмещен с отверстием в верхней стенке топочной дверцы и сопряжен с верхней стенкой топочной дверцы с возможностью относительного перемещения. Наличие полой трубы с входным и выходным патрубками, размещение устройства для подачи и регулирования первичного воздуха на верхнем конце входного патрубка, совмещение нижнего конца выходного патрубка с отверстием в верхней стенке топочной дверцы обеспечивают протягивание первичного воздуха через крышку устройства для подачи и регулирования первичного воздуха через входной патрубок, через полость трубы, выходной патрубок и отверстие в верхней стенке топочной дверцы под колосниковую решетку. Сопряжение нижнего конца выходного патрубка с верхней стенкой топочной дверцы с возможностью относительного перемещения обеспечивает возможность открытия и закрытия топочной дверцы. Холодный первичный воздух, проходя через полость трубы рассекателя, постоянно в процессе работы охлаждает трубу и рассекатель в целом, что позволяет удерживать температуру рассекателя ниже температуры начала интенсивного окалинообразования стали, 3 87482012.12.30 из которой изготовлен рассекатель. Так, для жаростойкой и жаропрочной стали марки 20 Х 23 Н 18 начало интенсивного окалинообразования наступает при температуре 1050 С. Возможность снижения температуры рассекателя повышает срок службы и надежность работы рассекателя и газогенератора в целом. Первичный воздух, проходя через трубу рассекателя, нагревается и подается в камеру горения газогенератора в горячем состоянии, что способствует повышению коэффициента полезного действия работы газогенератора и способствует процессу газификации топлива,что особенно важно при повышенной влажности топлива. На фиг. 1 схематически представлен предложенный газогенератор для твердого топлива на фиг 2 - разрез А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1. Газогенератор содержит корпус 1 с футеровкой 2, установленную с возможностью подъема-опускания колосниковую решетку 3 с кулачковым механизмом подъемаопускания 4 и рычагами 5. К передней стенке газогенератора прикреплена горловина 6, на которой установлена топочная дверца 7 для розжига газогенератора и очистки колосниковой решетки 3. Для направления потока первичного воздуха под колосниковую решетку 3 к горловине 6 шарнирно прикреплена шторка 8, которая нижним концом опирается на колосниковую решетку 3. Колосниковая решетка 3 установлена на кулачках 9 механизма подъемаопускания 4. В верхней части газогенератора установлен сводчатый рассекатель 10 с вертикальной пластиной 11 и поперечными ребрами 12. Рассекатель 10 снабжен трубой 13 с полостью 14. Труба 13 своими концами соединена с патрубками 15 и 16, которые прикреплены соответственно к задней и передней стенкам корпуса газогенератора и установлены в сквозных соосных отверстиях 17 и 18, выполненных в задней и передней стенках корпуса газогенератора. На верхнем конце патрубка 15 установлено устройство 19 для подачи и регулирования первичного воздуха с крышкой 20 и регулировочным винтом 21. Нижний конец патрубка 16 плотно сопряжен с верхней стенкой топочной дверцы 7 и совмещен с отверстием 22 в верхней стенке топочной дверцы. Через отверстие 22 патрубок 16 соединен с камерой горения газогенератора 23. Вдоль боковых стенок газогенератора установлены поворотные лопасти 24 на осях 25 с рычагами 26. Оси 25 расположены горизонтально и симметрично продольной оси рассекателя 10. Поворотные лопасти 24 снабжены поперечными ребрами 27. Под рассекателем 10 в задней стенке корпуса газогенератора напротив топочной дверцы 7 выполнено сквозное отверстие 28, в котором размещена опорная втулка 29 с установленной в ней жаровой трубой 30, образующей жаровой канал 31. Она снабжена устройством 32 для подачи и регулирования вторичного воздуха с патрубком 33, крышкой 34 и регулировочным винтом 35. Жаровая труба 30 покрыта слоем огнеупорной глины 36. Под колосниковой решеткой установлена камера 37 для золы с дверцей 38. В верхней части газогенератора установлен бункер 39 для топлива с загрузочным люком 40 и крышкой 41. Наружные стенки газогенератора покрыты тепловой изоляцией 42 и облицовкой 43. Предложенный газогенератор работает следующим образом. Колосниковая решетка 3 посредством рычагов 5, кулачкового механизма 4 устанавливается в верхнее положение. Поворотные лопасти 24 посредством рычагов 26 подводятся вплотную к сводчатому рассекателю 10. При этом перекрываются прямоугольные каналы для подачи топлива из бункера 39 на колосниковую решетку 3. Затем открывается крышка 41, и бункер для топлива заполняется топливом через люк 40, и крышка 41 плотно закрывается. Розжиг газогенератора осуществляется через дверцу 7. Для розжига могут быть использованы различные горючие материалы, которые укладываются на колосниковую 87482012.12.30 решетку 3. После загорания растопочного материала на решетке 3 дверца 7 плотно закрывается. При закрывании топочной дверцы 7 нижний конец патрубка 16 сопрягается с верхней стенкой топочной дверцы и совмещается с отверстием 22 в верхней стенке топочной дверцы 7. Через отверстие 22 патрубок 16 соединяется с камерой горения газогенератора. Затем поворотные лопасти 24 посредством рычагов 26 плавно разводятся в нужное положение, и на решетку 3 начинает подаваться топливо из бункера 39. Первичный воздух под действием тяги через крышку 20 устройства для подачи и регулирования первичного воздуха 19, патрубок 15, полость 14 трубы 13, патрубок 16 и отверстие 22 в верхней стенке крышки поступает под крышку 7 и далее шторкой 8 направляется под колосниковую решетку 3 и проходит через слой растопочного материала и основного топлива, обеспечивая их интенсивное горение. Холодный первичный воздух, проходя через полость 14, охлаждает трубу 13 и рассекатель 10 в целом, нагревается и в нагретом состоянии подается в камеру горения газогенератора. 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 11001300 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 подогреву и подсушиванию. Получающиеся продукты горения и пары проходят через слой кокса. Здесь под действием раскаленной поверхности негорючий газ 2 превращается в горючий - оксид углеродапо реакции 22. В этой зоне происходит и разложение водяных паров, в результате чего получаются также водород (2) и оксид углерода по реакции 22 или, при недостаточной температуре, водород и диоксид углерода 22222. 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 поступают в жаровой канал 31 жаровой трубы 30. В канале 31 происходит их сжигание, для чего в жаровой канал 31 через крышку 34 и патрубок 33 подается вторичный атмосферный воздух. Окончательное догорание газов происходит в камере горения котла-утилизатора или теплообменника. В жаровом канале температура достигает 900-1100 С. Отдав тепло, дымовые газы выбрасываются через дымовую трубу в атмосферу. 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 газогенератора и устройств, к которым он пристыкован, т.е. при этом обеспечивается получение бессмольного газа. По мере сгорания столб топлива под действием силы тяжести постепенно опускается вниз, а после выгорания топлива через определенный промежуток времени производится загрузка следующей порции топлива. Производительность газогенератора (выход тепла) регулируется изменением количества топлива, участвующего в процессе. Это осуществляется путем подъема-опускания колосниковой решетки 3 и поворотом лопастей 24. Интенсивность процесса регулируется изменением количества подачи первичного воздуха посредством крышки 20 и регулировочного винта 21, вторичного воздуха посредством крышки 34 и винта 35 и заслонки дымовой трубы (на фигуре не показана). 87482012.12.30 Наличие поворотных лопастей 24 расширяет возможность использования различных по крупности топлив. Таким образом, использование предложенного технического решения позволяет решить поставленную задачу повысить долговечность и надежность работы газогенератора,повысить его КПД. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6