ГАЗОГЕНЕРАТОР ОБРАЩЕННОГО ПРОЦЕССА ГАЗИФИКАЦИИ Российский патент 1997 года по МПК C10J3/20 

Изобретение относится к области химического машиностроения, а именно к устройствам для производства горючего генераторного газа из битуминозных (смолистых) топлив: древесных чурок, торфа, бурого угля и др.

Известны конструкции газогенераторов обращенного процесса газификации (см. Токарев Г.Г. Газогенераторные автомобили. М. Машгиз, 1955), содержащие корпус, в котором расположены топливный бункер с загрузочным люком и камера газификации твердого топлива. Камера газификации крепится к нижней части топливного бункера. Конструктивно камера газификации выполнена с воздушным коллектором и фурмами подачи воздуха в зону горения. Фурмы прикреплены к стенкам камеры газификации на болтовых соединениях, доступ к которым осуществляется через специальные люки воздушного коллектора. Для организации хорошего горения и выжигания из генераторного газа горючих смол камера газификации выполнена из двух усеченных конусов, соединенных так, чтобы образовалось узкое горло.

Недостатками данных конструкций газогенераторов обращенного процесса газификации являются:
разрушение стенок камеры газификации (особенно в узком месте) в процессе эксплуатации в результате коробления, прогара, трещин, являющихся следствием неравномерного нагрева ее стенок;
неравномерная подача наружного воздуха через воздушные фурмы, вызывающая ухудшение режима работы и характеристик газогенератора;
необходимость разборки газогенератора при замене или восстановлении фурм подачи воздуха в камеру газификации, что приводит к длительной остановке газогенератора при изменении типоразмеров фурм в случае перехода с одного вида топлива на другой, а также в случае разрушения фурм в процессе эксплуатации. Известен также газификатор по а.с. N 1357424, кл. С 10 J 3/20, опубл. в БИ N 45, 1987 г. взятый авторами в качестве прототипа, содержащий корпус, в котором расположены топливный бункер с загрузочным устройством, конструктивно выполненным в виде двух шлюзовых питателей, камера газификации с фурмами, футерованная шамотным кирпичом, и устройство подачи воздуха, выполненное в виде камеры воздухоподогревателя, охватывающего газоходы горячего газа в районе собственно камеры газификации. При этом необходимо отметить, что в описании изобретения топливный бункер и собственно камера газификации (камера сложной геометрической формы, футерованная шамотным кирпичом) объединены одним термином камера газификации.

Недостатками газификатора-прототипа являются:
неравномерное распределение воздуха в камере для подачи воздуха воздухоподогревателем, обусловленное конструкцией системы подачи воздуха: поступающий снаружи воздух ударяется в стенку, образуя завихрения, которые вызывают неравномерность расхода воздуха на единицу площади сечения;
неравномерная раздача воздуха по фурмам, что приводит к ухудшению режима работы и характеристик газификатора;
неравномерность поля температур у стенки камеры газификации, что требует ее защиты от прогара теплоизоляционным материалом, например шамотным кирпичом, что в свою очередь неприемлемо для газогенераторов малой мощности и значительно увеличивает габариты и вес конструкции газогенераторов средней и большой мощности;
сложность замены фурм.

В предлагаемой авторами конструкции газогенератора камера газификации выполнена из теплопроводного материала, имеет сложную конфигурацию. В этих условиях большое значение имеет охлаждение и выравнивание температур стенки корпуса камеры газификации.

Поставленная задача решается предлагаемой конструкцией газогенератора обращенного процесса газификации, содержащего корпус, в котором расположены топливный бункер с загрузочным люком, камера газификации с фурмами и устройство подачи воздуха к фурмам, в которой устройство подачи воздуха к фурмам выполнено в виде рубашки воздушного охлаждения, внешняя стенка которой эквидистантно охватывает камеру газификации, выполненную из теплопроводного материала, причем внутри рубашки охлаждения по ее высоте расположен набор выравнивающих профилированных пластин.

Кроме того, для обеспечения смены фурм без длительной остановки газогенератора крепление фурм к корпусу камеры газификации выполнено цанговым.

На чертеже показан общий вид газогенератора обращенного процесса газификации.

В корпусе 1 газогенератора расположены топливный бункер 2 с загрузочным люком 3 и прикрепленная к нему снизу камера газификации 4 с фурмами подачи воздуха 5. Камера газификации 4 снабжена рубашкой воздушного охлаждения 6, внешняя стенка которой эквидистантна поверхности корпуса камеры газификации 4, выполненной из теплопроводного материала, например из стали. Внутри рубашки охлаждения 6 расположен набор выравнивающих пластин 7, 8, 9. Газогенератор имеет патрубки подачи воздуха II и отвода генераторного газа III, а также люки для загрузки топлива I и выгреба золы IV. Ниже камеры газификации 4 расположена колосниковая решетка 10.

Выравнивающая пластина 9 изменяет поперечное сечение рубашки 6 таким образом, чтобы площадь проходного сечения обеспечивала постоянство статического давления перед пластиной 9.

Пластина 8 установлена в месте наибольшего изгиба рубашки 6. Ее профиль обеспечивает скорость прохождения воздуха, достаточную для съема тепла с поверхности камеры газификации 4.

Выравнивающая пластина 7 служит для выравнивания прохождения воздуха через фурмы 5.

Более подробные сведения, касающиеся выравнивающих пластин 7, 8, 9, авторы хотели бы сохранить в качестве ноу-хау.

Газогенератор обращенного процесса газификации работает следующим образом.

Твердое топливо 1 через загрузочный люк 3 и топливный бункер 2 поступает в камеру газификации 4. Наружный воздух 11 по подводящему трубопроводу поступает в рубашку воздушного охлаждения 6 камеры газификации 4.

Воздух 11, поступивший через фурмы 5 внутрь камеры газификации 4, взаимодействует с твердым топливом 1. Происходит процесс газификации твердого топлива. Получившийся газогенераторный газ III выходит из камеры газификации 4, проходит через колосниковую решетку 10, разворачивается и поднимается вверх по щели между стенками топливного бункера 2 и корпуса 1 газогенератора и выходит через отводной патрубок из газогенератора к потребителю.

Воздух 11 через входной патрубок подается в рубашку воздушного охлаждения 6, снабженную пластинами 7, 8 и 9 специального профиля.

Пластины 7, 8, 9 специального профиля организуют течение воздуха внутри рубашки 6 таким образом, чтобы обеспечить максимальный съем тепла со стенок корпуса камеры газификации 4.

Протекая по рубашке воздушного охлаждения 6, воздух 11, с одной стороны, охлаждает теплопроводную стенку камеры газификации 4, выравнивая и снижая в ней температурные напряжения, а с другой стороны, за счет тепла, полученного как от стенки камеры газификации 4, так и от тепла отходящего газогенераторного газа III, нагревающего внешнюю стенку рубашки охлаждения 6, нагревается сам. Таким образом, воздух 11, пройдя по рубашке воздушного охлаждения 6, утилизирует тепло, вырабатываемое в газогенераторе, и через фурмы 5 поступает в камеру газификации 4 в нагретом состоянии, что приводит к повышению КПД процесса газификации.

Оптимизацию работы газогенератора на различных видах топлива (древесные чурки, торф, бурый уголь) осуществляют путем изменения расхода воздуха, поступающего через фурмы 5 в камеру газификации 4. Для каждого вида топлива существует свой типоразмер фурм, различающийся размером площади своего проходного сечения. Перемонтаж фурм предлагаемого газогенератора производится специальным ключом через открытый загрузочный люк 3 газогенератора в остывшем состоянии.

Преимущества предлагаемой конструкции по сравнению с прототипом:
увеличение срока службы узла камеры газификации за счет уменьшения коробления и растрескивания ее стенок примерно в три раза, при этом срок службы узла камеры газификации сравнивается со сроком службы всего газогенератора до капитального ремонта;
отказ от защиты теплопроводных силовых стенок камеры газификации теплоизоляцией, например шамотным кирпичом, что из-за значительного увеличения габаритов неприемлемо для газогенераторов малой мощности, а в случае газогенераторов средней и большой мощности снижает их габариты и вес;
повышение КПД процесса за счет утилизации тепла отходящего газа;
удобство переналадки газогенератора при смене вида топлива или замене фурм.

Использование: для производства горючего генераторного газа. Сущность изобретения: камера газификации 4 снабжена рубашкой воздушного охлаждения 6, эквидистантно охватывающей ее корпус из теплопроводного материала. Внутри рубашки охлаждения 6 установлены выравнивающие профилированные пластины 7, 8, 9. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Газогенератор обращенного процесса газификации, содержащий корпус, в котором расположены топливный бункер с загрузочным устройством, камера газификации с фурмами и устройство подачи воздуха к фурмам, отличающийся тем, что устройство подачи воздуха выполнено в виде рубашки воздушного охлаждения с набором выравнивающих профилированных пластин, внешняя стенка которой эквидистантно охватывает камеру газификации, выполненную из теплопроводного материала. 2. Газогенератор по п.1, отличающийся тем, что крепление фурм подачи воздуха к корпусу камеры газификации выполнено цанговым.