установка для получения генераторного газа из вторичного древесного или растительного сырья

Формула изобретения

1. Установка для получения генераторного газа из вторичного древесного или растительного сырья, содержащая газогенератор, включающий камеру газификации из огнеупорного кирпича, отходящий от нее вверх металлический бункер с люком для загрузки сырья, люк для розжига сырья, отделенный от камеры газификации колосниковой решеткой зольник с люком для удаления шлака и теплоизоляцию вокруг камеры газификации и бункера из огнеупорного кирпича с газоходами, центробежный вентилятор для подачи атмосферного воздуха, воздухоподводящие и газоотводящие трубы, связанный с последними воздушный теплообменник и циклон, отличающаяся тем, что она снабжена расположенными в бункере и закрепленными нижними концами в стенке камеры газификации вертикальными трубами для отвода паров воды из бункера в камеру газификации и для подачи по ним воды для удаления шлака, расположенными между теплообменником и циклоном, водяным холодильником и смолосборником и расположенной над бункером водопроводной трубой, имеющей отводы для подачи воды в вертикальные трубы и связанной с рубашкой водяного холодильника, а теплоизоляция вокруг камеры газификации и бункера выполнена с двойными металлическими стенками и дополнительными газопроходами между ними для прохода воздуха из рубашки воздушного теплообменника в камеру газификации.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что газогенератор выполнен с опорным дном из листовой стали.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области газификации вторичного древесного или растительного сырья для получения генераторного газа, используемого в энерготехнологических установках /ЭТУ/, применение которых весьма перспективно в теплоэнергетике.

Известна установка для получения генераторного газа из вторичного древесного или растительного сырья, содержащая газогенератор, включающий камеру газификации из огнеупорного кирпича, отходящий от нее вверх металлический бункер с люком для загрузки сырья, люк для розжига сырья, отделенный от камеры газификации колосниковой решеткой зольник с люком для удаления шлака и теплоизоляцию вокруг камеры газификации и бункера из огнеупорного кирпича с газоходами, центробежный вентилятор для подачи атмосферного воздуха, воздухоподводящие и газоотводящие трубы, связанный с последними воздушный теплообменник и циклон.

Основными недостатками известной установки являются массивная камера газификации, значительная потеря тепла через стенки бункера и камеры газификации, сложность регулирования процесса парообразования и выделение экологически вредных веществ.

Технический результат изобретения состоит в достижении эффективного использования отходящего от устройства тепла, улучшении регулирования парообразования в бункере и подачи водяных паров в активную зону камеры газификации по реакции водяного газа и значительного уменьшения образования экологически вредных веществ, ускорении процесса и понижении температуры газификации, повышении теплотворной способности получаемого генераторного газа и уменьшении массы установки.

Для достижении указанного технического результата установка для получения генераторного газа из вторичного древесного или растительного сырья, содержащая газогенератор, включающий камеру газификации из огнеупорного кирпича, отходящий от нее вверх металлический бункер с люком для загрузки сырья, люк для розжига сырья, отделенный от камеры газификации колосниковой решеткой зольник с люком для удаления шлака и теплоизоляцию вокруг камеры газификации и бункера из огнеупорного кирпича с газоходами, центробежный вентилятор для подачи атмосферного воздуха, воздухоподводящие и газоотводящие трубы, связанный с последними воздушный теплообменник и циклон, снабжена расположенными в бункере и закрепленными нижними концами в стенке камеры газификации вертикальными трубами для отвода паров воды из бункера в камеру газификации и для подачи по ним воды для удаления шлака, расположенными между теплообменником и циклоном водяным холодильником и смолосборником и расположенной над бункером водопроводной трубой, имеющей отводы для подачи воды и вертикальные трубы и связанной с рубашкой водяного холодильника, а теплоизоляция вокруг камеры газификации и бункера выполнена с двойными металлическими стенками и дополнительными газопроходами между ними для прохода воздуха из рубашки воздушного теплообменника в камеру газификации.

Газогенератор выполнен с опорным дном из листовой стали.

На фиг. 1 схематично изображена предлагаемая установка для получения генераторного газа из вторичного древесного или растительного сырья, на фиг. 2 то же, вид сверху.

Установка для получения генераторного газа из вторичного древесного или растительного сырья содержит газогенератор с опорным дном 1 из листовой стали, центробежный вентилятор 32 для подачи атмосферного воздуха, воздушный теплообменник 31, циклон 36 и расположенные между теплообменником и циклоном водяной холодильник 44 и смолосборник 34.

Газогенератор включает камеру 24 газификации из огнеупорного кирпича, отходящий от нее вверх металлический бункер 23 с прямоугольным поперечным сечением и люком 14 для загрузки сырья, люк 26 для розжига сырья и отделенный от камеры 24 газификации колосниковой решеткой 27 зольник 30 с люком 28 для удаления шлака.

Для камеры 24 газификации и бункера 23 имеется теплоизоляция 3 из огнеупорного кирпича с газопроходами 5 между ними для прохода воздуха из рубашки воздушного теплообменника 31 в камеру 24 газификации через четыре газопроводящие фурмы 25 последней. Газопроводы 6 соединены с каналами 29.

В бункере 23 расположены вертикальные трубы 22 для отвода паров воды из бункера в камеру газификации и для подачи по ним воды для удаления шлака. Трубы 22 закреплены нижними концами в стенке камеры 24 газификации.

Над бункером 23 расположена водопроводная труба 10 с краном 39, имеющая отводы для подачи воды в вертикальные трубы 22 и связанная с рубашкой водяного холодильника 33.

Газогенератор имеет крышку 8 с теплоизоляцией 18 из огнеупорного кирпича и уплотнительной прокладкой 21 из термостойкого материала /полимера/. К крышке 8 приварен люк 14, который снабжен крышкой 13 и дымоотводящей трубой 11 с задвижкой 12. Крышка 8 крепится к металлическим стенкам 2 с помощью болтового соединения 20.

К люку 14 прикреплена парогазоотводящая труба 26 с задвижкой 17, а к крышке 8 прикреплены газоотводящая труба 15 и воздухоподводящие трубы 9, 19 связанные с воздушным теплообменником 31 и вентилятором 32.

Циклон 36 заполнен кусковым твердым фильтрующим материалом 37 /например негашеной известью/, древесным материалом и имеет газоотводящую трубу 38. Смолосборник 34 имеет два гидравлических затвора и на половину объема заполнен водным раствором 35 щелочи. Наличие дна 1 позволяет легко транспортировать установку на нужное место.

Установка работает следующим образом.

Через люк 14 бункер 23 на четыре пятых объема загружается вторичным древесным или растительным сырьем /ВДРР/ (обрезки, ветки, сучья, прессованные опилки, солома), предварительно обработанным катализатором водным раствором солей щелочных или щелочноземельных материалов, при этом, часть ВДРР проваливается через нижнее отверстие бункера 23 до колосниковой решетки 27.

Люк 14 герметично закрывается крышкой 13 открывается задвижка 12 дымоотводящей трубы 11, а задвижка 17 газовыводящей трубы 16 и кран 39 водопроводной трубы 10 находятся в закрытом положении.

Через люк 26 поджигается ВДРР камеры газификации 24. Люк 26 закрывается. За счет образующейся тяги подобно обычной печи через люк 28 в зольник 30 поступает атмосферный воздух, который проходит через отверстия колосниковой решетки 27 в камеру газификации 24 и бункер 23 и выходит с газообразными продуктами сгорания по дымоотводящей трубе 11 наружу. После того как розжиг достигнут в холодильник 33 подается холодная водопроводная вода, открывается задвижка 17, включается центробежный вентилятор 32 и закрываются люк 28 и задвижка 12. Вентилятор 32 подает в установку атмосферный воздух, который проходит по внешней трубе воздушного холодильника 31, воздухоотводящей трубе 19, трубы 9, газопроходы 5 и через воздухоподводящие фурмы 25 поступает в активную зону камеры 24 газификации. Внутри бункера 23 происходит сушка ВДРР (влажность их составляла 30-50% от массы/. Образующиеся пары воды и смолы в бункере 23 создают избыточное давление, и по трубе 16 поступают в воздушный теплообменник 31 и далее в водяной холодильник 33 и в виде жидкой фазы собираются в сборнике 34.

После просушки ВДРР /до влажности 8-10%/ задвижка 17 закрывается.

В нижней части бункера 23 происходит термическое разложение /пиролиз/ ВДРР с образованием древесного угля, паров смолы и низкокалорийного газа /с теплотворной способностью в пределах 5500 кДж м^-3/. В активной зоне камеры 24 газификации часть древесного угля сгорает с образованием CO₂, а другая ее часть газифицируется с образованием смеси горючих газов по основным реакциям:

/I/ C/тв/ + 0,5 O₂ /г/ CO (г).

(2) C(тв)+H₂O(пар) CO(г)+H₂(г) реакция водяного пара

(3) C(тв)+2H₂(г) CH₄(г) реакция метанирования.

Причем реакция /2/ играет при газификации существенную роль для повышения теплотворной способности получаемого генераторного газа. Применение катализатора значительно ускоряет процесс и снижает температуру газификации при протекании данных реакций /2, 2, 3/, а также повышает теплотворную способность газа и, следовательно, изменяет количественный состав генераторного газа. После того как в бункере 23 паров воды становится недостаточно для протекания реакции водяного газа /2/, в водопроводную трубу 10 подается небольшими порциями вода из водяного холодильника 35, которая поступает в трубы 22, нагретые за счет тепловых процессов в камере 24 газификации. Вода, стекая по трубам 22, превращается в пар, который в основном по трубам 22 поступает в активную зону камеры 24 газификации, т.к. ВДРР, находящиеся в бункере 23, создают "пробку". Пары воды взаимодействуют с древесным углем камеры 24 газификации по реакции /2/. Таким образом, используя водопроводную трубу 10, можно отрегулировать необходимую скорость процесса парообразования в установке.

В процессе горения и газификации под действием силы тяжести собственного веса ВДРР постепенно опускаются вниз из бункера 23 в камеру 24 газификации, в которой израсходываются. Образующийся при этом шлак /зола с остатками древесного угля/ проваливается через отверстия колосниковой решетки 27 в зольник 30. Из камеры 24 газификации получаемый генераторный газ проходит сквозь колосниковую решетку 27 и поступает в каналы 29, идет по газопроходам 6, трубам 15 и 16, по внутренней трубе теплообменника 31, водяному холодильнику 33, проходит через сборник 34, циклон 36 и выходит по газоотводящей трубе 38 к месту потребления /ЭТУ, котельную установку/. Теплообменник 31 служит для охлаждения выходящих горячих генераторного газа, паров воды и смолы. В водяном холодильнике 33 парообразная смола превращается в жидкую. В смолосборнике 34 устанавливаются древесная смола и экологически вредные вещества. Например окислы азота /NO и NO₂/ в растворе 335 превращаются в нитриты /NO^-₂/ и нитраты /NO^-₃/. В циклоне 36, заполненном фильтрующим материалом 37, происходит очищение генераторного газа от летучей сажи, влаги и по возможности от углекислого газа /CO₂/<если в качестве фильтра используется негашеная известь /CaO/.

Воздух, проходя по рубашке теплообменника 31, подогревается от его внутренней трубы, а в газопроходах 5 подогревается теплом, отходящим от стенок теплоизоляции, что дает возможность максимально использовать отходящее тепло для сушки ВДРР в бункере 23 и их газификации в камере 24 газификации.

После окончания процесса газификации открываются задвижка 12 дымоотводящей трубы 11 и люк 28, выключается вентилятор 32 и увеличивается скорость подачи воды по водопроводной трубе 10. В последней вода, стекая вниз по трубам 22, прочищает колосниковую решетку 27 от остатков шлака и стекает в золотник 30, а из него через люк 28 вместе со шлаком удаляется наружу в специальную емкость или в канал, прорытый в земле.