Газогенератор для сжигания соломы и других растительных остатков в рулонах

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ГАЗОГЕНЕРАТОР ДЛЯ СЖИГАНИЯ СОЛОМЫ И ДРУГИХ РАСТИТЕЛЬНЫХ ОСТАТКОВ В РУЛОНАХ(71) Заявитель Открытое акционерное общество Минскоблагросервис(72) Авторы Хатеновский Владимир Владимирович Нашкевич Игорь Степанович Данилевич Сергей Николаевич(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Минскоблагросервис(57) 1. Газогенератор для сжигания соломы и других растительных остатков в рулонах,включающий корпус с внутренней огнеупорной футеровкой, камеру горения, колосниковую решетку с выступающими над ней опорами из огнеупорного материала, зольниковую камеру, зольниковую дверцу, устройства для подачи и регулирования первичного и вторичного воздуха, жаровой канал для отвода и дожигания газов, загрузочную камеру с загрузочным люком и дверями, отличающийся тем, что он снабжен вертикальной перегородкой, выполненной из огнеупорного материала и разделяющей зольниковую камеру на одинаковые зольниковые камеры, каждая из которых имеет зольниковые дверцы, и камеру горения на одинаковые камеры горения, каждая из которых соединена с жаровым каналом и имеет топочную дверцу с горловиной, колосниковую решетку с выступающими над ней опорами, загрузочную камеру с загрузочным проемом и дверью и шлюзовый затвор с перекрытием, причем камеры горения, загрузочные камеры и загрузочные проемы имеют прямоугольное сечение, загрузочные камеры имеют наклонное дно и соединены с камерами горения посредством проемов, выполненных в боковых стенках камер горения,каждый шлюзовой затвор выполнен составным, расположен вертикально и подвешен за верхний край к перекрытию загрузочной камеры, а вертикальная перегородка и опоры для поддержания топлива установлены непосредственно на основание зольниковых камер и снабжены дымоходными каналами. 37082007.06.30 2. Газогенератор по п. 1, отличающийся тем, что камеры горения снабжены установленными со стороны топочных дверец и вдоль боковых стен над колосниковыми решетками горизонтальными трубами с соплами для подачи сжатого воздуха с возможностью поворота относительно их осей. 3. Газогенератор по п. 1, отличающийся тем, что перекрытия камер горения и загрузочных камер снабжены каналами охлаждения. 4. Газогенератор по п. 1, отличающийся тем, что секции шлюзовых затворов со стороны камер горения покрыты жаростойким материалом, а со стороны загрузочных дверей снабжены упорами. Настоящая полезная модель относится к устройствам для газификации и сжигания возобновляемых видов биотоплива, преимущественно рулонов соломы, с использованием получаемого тепла для сушки зерна и другой сельскохозяйственной продукции, отопления теплиц, мастерских, животноводческих и других помещений, подогрева воды и воздуха,горячего водоснабжения. Заявляемая полезная модель может быть также использована для сжигания отходов лесозаготовки, стеблей растений, сформированных в рулоны. Известно устройство для сжигания рулонов соломы. Устройство содержит камеру с дверью для загрузки рулонов соломы, теплообменник для нагреваемой газообразными продуктами сгорания среды, подвода воздуха и отвода продуктов сгорания. Дно камеры сгорания имеет в центре отверстие для подачи атмосферного воздуха. В верхней части камеры сгорания расположен теплообменник. Внутри рулона соломы аксиально расположен короб, выполненный из металлических колец или стержней. Установка стержней в рулон соломы осуществляется при помощи специального приспособления 1. Основным недостатком известного устройства является то, что в нем осуществляется прямое сжигание соломы. В результате этого известное устройство имеет сравнительно низкий КПД и большие выбросы загрязняющих веществ вследствие неполного сгорания при прямом сжигании. Кроме того, недостатком известного устройства является его сложность и низкая долговечность короба из металлических колец и стержней, установленных внутри рулона. Известно устройство для газификации больших кусков твердого топлива, в частности биомассы, состоящее из камеры газификации, размещенной в стальном корпусе, изолированном изнутри огнеупорным и теплоизоляционным материалом. По периметру камера снабжена соплами для подачи первичного воздуха. Камера газификации имеет загрузочную теплоизолированную дверь, через которую периодически загружается биомасса, например рулон соломы. В нижней части камеры газификации имеется прорезь для прохождения газа в верхнюю камеру горения, в которую подается вторичный воздух. Под верхней камерой горения расположена нижняя камера горения, в которой происходит дожигание газа. Нижняя камера горения соединена с каналом, который соединяет газогенератор с потребителем тепла 2. Недостатком известного газогенератора является то, что в нем одновременно может сжигаться только один рулон топлива, сложность и цикличность загрузки топлива. Причем во время загрузки последующегорулона топлива через загрузочную дверь в камеру газификации поступает большое количество холодного воздуха и температура резко снижается. 2 37082007.06.30 Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту заявляемому является газогенератор для сжигания рулонов соломы, хвороста и других растительных остатков, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с внутренней огнеупорной футеровкой. В нижней части цилиндрического корпуса газогенератора расположена камера сгорания с колосниковой решеткой, под которой расположена зольниковая камера с зольниковой дверцей. Газогенератор снабжен жаровым каналом и устройствами для подачи и регулирования первичного и вторичного воздуха. На колосниковой решетке установлены опоры, чтобы поддерживать цилиндрический рулон соломы и обеспечивать свободное пространство между рулоном и колосниковой решеткой. Над камерой сгорания расположена камера для загрузки топлива с загрузочным люком и дверью. Между камерой сгорания и загрузочной камерой установлен шлюзовой затвор в виде горизонтальной подвижной перегородки, которая отделяет камеру сгорания от загрузочной камеры 3. Известный газогенератор работает следующим образом. Открывается дверь загрузочной камеры, отодвигается подвижная перегородка, через загрузочный люк загружается цилиндрический рулон соломы и устанавливается вертикально своим торцом на опоры. Затем подвижная перегородка задвигается до упора и закрывается загрузочная дверь. Зажигается солома, включается тяга, подается первичный и вторичный воздух. Горение соломы происходит по торцевой поверхности рулона. Для загрузки последующего рулона соломы открывается загрузочная дверь, рулон соломы опускается в загрузочную камеру и устанавливается торцом на горизонтальную перегородку. Горизонтальная перегородка выполняет функцию шлюзового затвора, который предотвращает выбросы пламени и газов при подаче топлива в загрузочную камеру при открытой загрузочной двери. Загрузочная дверь закрывается, горизонтальная перегородка выдвигается до упора, и рулон под действием силы тяжести опускается торцом в камеру горения на опоры. Главным недостатком известного газогенератора является то, что в нем одновременно может сжигаться только один рулон топлива. Это ограничивает возможность увеличения теплопроизводительности газогенератора, так как теплопроизводительность его ограничивается размерами рулона. Одновременное сжигание только одного рулона топлива не обеспечивает постоянство теплопроизводительности и температуры, так как оно сопровождается большими перепадами температур в начале горения, середине и при догорании. Даже в идеальных условиях нестабильность остается высокой (30 от требуемого уровня). Причем при вертикальном положении рулона горение его происходит только по торцевой поверхности, а это минимум в 1,5 раза меньше, чем при горении по цилиндрической поверхности, когда рулон расположен в камере горения горизонтально. Недостатком известного газогенератора является также большая высота, что затрудняет его загрузку и требует наличия специальных загрузочных механизмов. Кроме того, горизонтальная перегородка нагружена массой рулона топлива и подвержена воздействию высоких температур, что может вызвать ее деформацию и заедание в направляющих. Для передвижения перегородки с находящимся на ней тяжелым рулоном соломы необходимо преодолевать большие усилия. Это требует наличия специального механизма для ее передвижения. Задачей настоящей полезной модели является повышение теплопроизводительности и обеспечение стабильности теплопроизводительности и температурного режима газогенератора. Поставленная задача достигается тем, что известный газогенератор для сжигания соломы и других растительных остатков в рулонах, включающий корпус с внутренней огнеупорной футеровкой, камеру горения, колосниковую решетку с выступающими над ней опорами из огнеупорного материала, зольниковую камеру, зольниковую дверцу, устройства для подачи и регулирования первичного и вторичного воздуха, жаровой канал для отвода и дожигания газов, загрузочную камеру с загрузочным люком и дверями, снабжен 3 37082007.06.30 вертикальной перегородкой, выполненной из огнеупорного материала и разделяющей зольниковую камеру на одинаковые зольниковые камеры, каждая из которых имеет зольниковые дверцы, и камеру горения на одинаковые камеры горения, каждая из которых соединена с жаровым каналом и имеет топочную дверцу с горловиной, колосниковую решетку с выступающими над ней опорами, загрузочную камеру с загрузочным проемом и дверью и шлюзовый затвор с перекрытием, причем камеры горения, загрузочные камеры и загрузочные проемы имеют прямоугольное сечение, загрузочные камеры имеют наклонное дно и соединены с камерами горения посредством проемов, выполненных в боковых стенках камер горения, каждый шлюзовой затвор выполнен составным, расположен вертикально и подвешен за верхний край к перекрытию загрузочной камеры, а вертикальная перегородка и опоры для поддержания топлива установлены непосредственно на основание зольниковых камер, при этом опоры снабжены дымоходными каналами. Камеры горения снабжены установленными со стороны топочных дверец и вдоль боковых стен над колосниковыми решетками горизонтальными трубами с соплами для подачи сжатого воздуха с возможностью поворота относительно их осей. Перекрытия камер горения и загрузочных камер снабжены каналами охлаждения. Секции шлюзовых затворов со стороны камер горения покрыты жаростойким материалом, а со стороны загрузочных дверей снабжены упорами. Конструкция заявляемого газогенератора обеспечивает повышение его теплопроизводительности и стабильность его работы по теплопроизводительности, равномерность температурного режима за счет обеспечения возможности сжигания нескольких рулонов топлива. Расположение загрузки сбоку, выполнение дна загрузочных камер наклонным позволяют закатывать рулоны топлива в газогенератор за счет силы тяжести рулонов и повысить пожаробезопасность. Наличие поворотных труб с соплами для подачи воздуха под давлением обеспечивает быстрый розжиг газогенератора, равномерность горения рулонов топлива, позволяет производить продувку и очистку колосниковых решеток от золы не открывая топочные дверцы. Этим исключаются поступление большого количества холодного воздуха в камеры горения через открытые топочные дверцы, выбросы пламени и газов, нарушение газогенераторного режима, падение температуры. Наличие каналов охлаждения перекрытия камер горения и загрузочных камер позволяет предотвратить перегрев перекрытия, увеличить поверхность теплосъема и производить предварительный подогрев воздуха. Дымоходные каналы в опорах для поддержания рулонов топлива способствуют устойчивости и равномерности его горения, постоянно обеспечивая прохождение газообразных продуктов горения из камеры горения в жаровой канал. Слой жаропрочного материала на внутренней стороне секций (пластин) шлюзовых затворов предотвращает их перегрев, а соответственно возможное загорание рулонов соломы в момент их загрузки. Наличие упоров со стороны загрузочных дверей предотвращает контакт рулонов с перегретой поверхностью шлюзовых затворов и плавление шпагата,которым увязывают рулон, с последующим увеличением диаметра рулона и его зависание в загрузочной камере. На фиг. 1 изображен газогенератор, вид спереди, на фиг. 2 - вид А на фиг. 1 на фиг. 3 - вид Б на фиг. 2 на фиг. 4 - разрез по В-В на фиг. 1 на фиг. 5 - разрез по Г-Г на фиг. 1. Газогенератор для сжигания соломы и других растительных остатков в цилиндрических рулонах (топлива) содержит прямоугольный корпус 1, внутри которого размещены одинаковые камеры горения 2 и 3 прямоугольного сечения, которые обложены огнеупорным кирпичом 4 и наружной теплоизоляцией 5. Камеры 2 и 3 разделены вертикальной пе 4 37082007.06.30 регородкой 6 из огнеупорного кирпича. Камеры горения 2 и 3 содержат колосниковые решетки 7, под которыми размещены зольниковые камеры 8 с зольниковыми дверцами 9. В передних стенках камер 2 и 3 газогенератора размещены горловины 10 с шарнирно установленными в них шторками 11. Снаружи к горловинам 10 прикреплены топочные дверцы 12 с перегородками 13, клапанами 14 подачи и регулирования первичного воздуха и регулировочными винтами 15. По оси камер 2 и 3 непосредственно на основание зольниковых камер 8 установлены опоры 16 из огнеупорного материала с дымоходными каналами 17. Колосниковые решетки 7 выполнены составными. Опоры 16 возвышаются над колосниковыми решетками 7, части которых опираются на выступы опор 16. В боковых стенках камер 2 и 3 выполнены прямоугольные проемы 18. К загрузочным проемам 18 примыкают загрузочные камеры 19 с загрузочными дверями 20. Дно 21 загрузочных камер 19 выполнено наклонным. Внутри загрузочных камер 19 установлены вертикальные шлюзовые затворы 22, состоящие из нескольких шарнирно соединенных между собой пластин 23. Шлюзовые затворы 22 подвешены за верхние пластины к перекрытиям 24 загрузочных камер 19. В задних стенках камер 2 и 3 напротив топочных дверец выполнены окна 25, через которые камеры горения 2 и 3 посредством каналов 26 и 27 соединены с жаровым каналом 28 и устройством 29 для подачи и регулирования вторичного воздуха с клапаном 30 и регулировочным винтом 31. В камерах горения 2 и 3 над колосниковыми решетками установлены горизонтальные трубы 32 с соплами 33. Трубы 32 установлены в опорах 34 с возможностью поворота относительно их осей. Трубы 32 снабжены задвижками 35 и рычагами 36. Камеры горения 2 и 3 и загрузочные камеры 19 снабжены в верхней части экранами 37 и 38 из жаропрочной стали и перекрытиями 39 и 40, между которыми расположены охладительные каналы 41 и 42. Пластины 23 шлюзовых затворов 22 со стороны камер горения 2 и 3 выполнены из жаропрочной стали. Шлюзовые затворы 22 со стороны загрузочных дверей 20 снабжены упорами 43. Работа газогенератора осуществляется следующим образом. Поочередно открываются загрузочные двери 20 загрузочных камер 19. Рулон топлива 44 при помощи фронтального погрузчика (на фигурах не показан) подается в загрузочную камеру 19 и по наклонному дну 21 под действием силы тяжести скатывается в камеры горения 2 и 3, отодвигая шлюзовый затвор 22, упирается в вертикальную перегородку 6 и опирается на опоры 16, выступающие над колосниковыми решетками 7. Таким образом,обеспечивается свободное пространство между рулоном топлива 44 и колосниковыми решетками 8. После загрузки рулонов топлива 44 в камеры горения 2 и 3 производится поочередный розжиг рулонов топлива 44 со сдвигом по времени. Для этого открываются топочные дверцы 12 и зажигается топливо. Затем топочные дверцы 12 закрываются,включается тяга и дутье из сопел 33 труб 32. Регулируется подача первичного и вторичного воздуха при помощи винтов 15 и 31, осуществляется окончательное разжигание топлива. Затем выключается принудительное дутье и закрывается задвижка 35. После сгорания примерно 3/4 находящегося в камере горения рулона топлива производится загрузка следующего рулона. При загрузке рулона топлива 44 в загрузочную камеру 19 рулон топлива упирается в упоры 43 шлюзовых затворов 22. Упоры 43 предотвращают контакт рулона с перегретой поверхностью шлюзовых затворов 22 и возможное плавление шпагата, которым увязан рулон топлива 44. При плавлении шпагата происходит резкое увеличение диаметра рулона 44, что может привести к застреванию и воспламенению рулона в загрузочной камере при открытых загрузочных дверях 20 и поднятом (открытом) шлюзовом затворе 22. Через упоры 43 рулон топлива 44 отодвигает шлюзовый затвор 22, затем прилегает к цилиндрической поверхности шлюзового затвора 22, предотвращая попадание излишков воздуха в камеру горения и выброс пламени и газов из нее, и скатывается по наклонному дну 21 в 5 37082007.06.30 камеру горения. После чего шлюзовый затвор 22 под действием силы тяжести возвращается в вертикальное положение и перекрывает загрузочную камеру, и загрузочная дверь 20 закрывается. Прочистка колосниковых решеток 7 производится периодически за счет принудительного дутья из сопел 33 труб 32. При этом трубы 32 поворачиваются за рычаги 36. Выгрузка золы осуществляется через зольниковые дверцы 9. Горение рулонов топлива в газогенераторе происходит следующим образом. После загорания топлива топочная дверца 12 плотно закрывается. Устройством подачи и регулирования первичного воздуха (клапан 14 и регулировочный винт 15) устанавливается необходимый поток первичного воздуха, который может регулироваться в процессе работы газогенератора. Первичный воздух через канал, образующийся шторкой 11 и горловиной 10, под действием тяги подается в зону горения. После выхода газогенератора на режим шторка 11, горловина 10 и топочные дверцы 12 нагреваются, первичный воздух предварительно подогревается от них. Шторка 11, кроме того, что она направляет и подогревает первичный воздух, служит экраном, предотвращающим выброс пламени и газов при открытой топочной дверце 12 и перегрев топочной дверцы. При горении рулонов топлива 44 в камерах горения 2 и 3 дымовые газы проходят и через дымоходные каналы 17 опор 16. В каналах 17 газы горят и поступают через каналы 26 и 27 в общий жаровой канал 28, куда подается вторичный воздух. В жаровом канале 28 продолжается горение газов с последующим их дожиганием в камере теплообменника (на фигурах не показан). Для предотвращения перегрева экранов 37 и 38 через охладительные каналы 41, 42 протягивается холодный воздух. Это позволяет увеличить поверхность теплосъема и производит предварительный подогрев воздуха. Первичный воздух через канал, образующийся шторкой 11 и горловиной 10, под действием тяги подается в зону горения. После выхода газогенератора на режим шторка 11, горловина 10 и топочные дверцы 12 нагреваются,первичный воздух предварительно подогревается от них. Шторка 11, кроме того, что она направляет и подогревает первичный воздух, служит экраном, предотвращающим выброс пламени и газов при открытой топочной дверце 12 и перегрев топочной дверцы. Первичный воздух проходит через слой топлива, обеспечивая его интенсивное горение. Происходит соединение кислорода (О 2), содержащегося в воздухе, с горючими частями топлива,главным образом с углеродом (С). В результате горения топлива получается диоксид углерода (СО 2 СО 2). В этой зоне, называемой окислительной зоной, кислород воздуха полностью расходуется. При этом происходит значительное выделение тепла. Температура в окислительной зоне достигает 11001300 С. В расположенном над окислительной зоной слое топлива происходит процесс сухой перегонки, в результате которого из топлива выделяются газообразные и парообразные продукты, а само топливо превращается в кокс. Пространство над окислительной зоной называется зоной сухой перегонки. Над ней находится зона подсушки, в которой топливо подвергается предварительному подогреванию и подсушиванию. Получающиеся продукты горения и пары проходят через слой кокса. Здесь под действием высокой температуры негорючий газ СО 2 превращается в горючий - оксид углерода(СО) по реакции СО 2 С 2 СО. В этой зоне происходит и разложение водяных паров, в результате чего получается также водород (Н 2) и оксид углерода по реакции Н 2 ОС 2 Н 2 СО 2. В состав горючего газа входит небольшое количество метана и других углеводородов. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 7