ГАЗОГЕНЕРАТОР Российский патент 2003 года по МПК F23C10/18 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для газификации низкореакционных твердых топлив.

Известен газогенератор, содержащий корпус с кипящим слоем на воздухораспределительной решетке, а также закрепленный в корпусе трубопровод подачи топлива в кипящий слой (см. RU 2078286, кл. F 23 С 11/02, 1997).

Такой газогенератор требует дорогую теплоизоляцию корпуса для снижения до допустимой величины потерь тепла в окружающую среду.

К настоящему изобретению наиболее близким техническим решением из известных является газогенератор, содержащий вертикально установленные один в другом внутренний и наружный корпусы, образующие рубашку воздушного охлаждения, а также закрепленные в обоих корпусах трубопровод отвода генерируемого газа и трубопровод подачи топлива в кипящий слой, причем последний расположен во внутреннем корпусе на распределительной решетке, подключенной к упомянутой рубашке (см. SU 1758338, кл. F 23 С 11/02, 1989).

В таком газогенераторе внутренний корпус установлен неподвижно относительно наружного корпуса, так как трубопровод подачи топлива закреплен в нижних частях корпусов, а трубопровод отвода генерируемого газа - в верхних их частях. При эксплуатации газогенератора такое обстоятельство может привести к недопустимым напряжениям в местах крепления этих трубопроводов к корпусам, что снижает эксплуатационную надежность газогенератора.

Кроме того, в таком газогенераторе отсутствует предварительный прогрев топлива, поступающего в кипящий слой. Это может привести к тому, что при эксплуатации газогенератора отдельные частички топлива не успеют газифицироваться в полном объеме внутри корпуса и могут быть вынесены в трубопровод отвода генерируемого газа. Это снижает экономичность газогенератора.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности и экономичности газогенератора.

В газогенераторе, содержащем вертикально установленные один в другом внутренний и наружный корпусы, образующие рубашку воздушного охлаждения, а также закрепленный в обоих корпусах трубопровод подачи топлива в кипящий слой, причем последний расположен во внутреннем корпусе на распределительной решетке, подключенной к упомянутой рубашке, поставленная цель достигается тем, что трубопровод подачи топлива закреплен в верхних частях корпусов и выполнен с выпускным патрубком, продольно расположенным во внутреннем корпусе, а последний установлен в наружном корпусе с возможностью продольного перемещения.

Кроме того, выпускной патрубок трубопровода подачи топлива может иметь в поперечном сечении форму сегмента и может быть образован частью внутреннего корпуса и перегородкой, продольно установленной в этом корпусе и заглубленной нижним торцом в кипящий слой.

Кроме того, выпускной патрубок может быть выполнен с проходным сечением, уменьшающимся в направлении от трубопровода подачи топлива к кипящему слою.

Кроме того, газогенератор может дополнительно содержать направляющие перегородки, поперечно установленные в рубашке охлаждения.

В таком газогенераторе внутренний корпус установлен относительно наружного корпуса с возможностью продольного перемещения. Это стало возможным благодаря закреплению трубопровода подачи топлива в верхних частях корпусов, там же, где закреплен трубопровод отвода генерируемого газа. При эксплуатации газогенератора это приводит к снижению напряжений в местах крепления этих трубопроводов к корпусам, что повышает эксплуатационную надежность газогенератора.

Однако верхнее расположение трубопровода подачи топлива может привести к недопустимо большому уносу топлива в трубопровод отвода генерируемого газа. Для исключения этого трубопровод подачи топлива в заявляемом устройстве выполняется с выпускным патрубком, продольно расположенным во внутреннем корпусе. При этом следует подчеркнуть, что этот выпускной патрубок не только исключает унос топлива в трубопровод отвода генерируемого газа, но и обеспечивает также предварительный прогрев топлива, поступающего в кипящий слой, что при эксплуатации газогенератора приводит к полной газификации топлива и к повышению экономичности газогенератора.

Направляющие перегородки, поперечно установленные в рубашке охлаждения, с одной стороны, играют роль направляющих при перемещениях внутреннего корпуса относительно наружного, что еще в большей степени повышает эксплуатационную надежность газогенератора, а с другой стороны - обеспечивают более полное использование внутреннего корпуса в качестве поверхности нагрева для нагрева воздуха, подаваемого в кипящий слой, и оптимальные для теплообмена скорости воздуха в рубашке охлаждения, что еще больше повышает экономичность газогенератора.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид газогенератора, вариант с двускатной распределительной решеткой; на фиг. 2 представлен общий вид газогенератора с односкатной распределительной решеткой.

Газогенератор содержит вертикально установленные один в другом внутренний и наружный корпусы 1 и 2 соответственно, причем корпус 1 установлен с возможностью продольного перемещения в корпусе 2. В верхних частях корпусов 1 и 2 закреплен трубопровод 3 подачи топлива в кипящий слой 4. Кипящий слой 4 расположен во внутреннем корпусе 1 на распределительной решетке 5, подключенной к рубашке 6 воздушного охлаждения. Рубашка 6 образована корпусами 1 и 2, в верхней части корпуса 2 закреплен патрубок 7 подвода воздуха.

Трубопровод 3 подачи топлива выполнен с выпускным патрубком, который продольно расположен во внутреннем корпусе 1. Этот патрубок имеет в поперечном сечении форму сегмента и образован частью внутреннего корпуса 1 и продольно установленной в нем перегородкой 8, которая заглублена нижним торцом в кипящий слой 4. При этом выпускной патрубок выполнен с проходным сечением, уменьшающимся в направлении от трубопровода 3 к кипящему слою 4, что обеспечивает непрерывность потока топлива.

В рубашке 6 охлаждения поперечно установлены направляющие перегородки 9. Для выхода генераторного газа предусмотрен патрубок 10, закрепленный в верхних частях корпусов 1 и 2, а для вывода золы - патрубок 11, который закреплен в нижней части корпуса 1 и соединен посредством компенсатора 12 температурных перемещений с нижней частью корпуса 2. Патрубок 10 соединен с основными горелками энергетического котла (не показан), заменяя в нем частично или полностью газомазутную подсветку основного топлива. Распределительная решетка выполнена с уклоном в сторону патрубка 11, причем угол уклона выбирается в зависимости от марки топлива, скорости выхода золы и времени пребывания частиц топлива в газификаторе.

В нижней части корпуса 1 выполнены тангенциальные воздушные сопла 13, подключенные к рубашке 6 охлаждения и выполняющие роль завихрителей в кипящем слое 4. Под распределительной решеткой 5 расположен кольцевой коллектор 14 впрыска водяного пара и растопочные газовые горелки 15 природного газа. Здесь же встроен запальник 16.

Газогенератор работает следующим образом.

Топливо посредством трубопровода 3 и его выпускного патрубка с размерами частиц до 20 мм непрерывно поступает в кипящий слой 4. Одновременно в кипящий слой 4 через распределительную решетку 5 подают воздух в количестве, необходимом для газификации топлива. Скорость воздуха в свободном пространстве корпуса 1 поддерживают в диапазоне 1,5...2,5 м/с для обеспечения псевдоожижения слоя 4. В слой 4 через сопла 13 тангенциально подают воздух, чем обеспечивается оптимальная циркуляция частиц топлива в кипящем слое 4. В корпусе 1 происходит газификация топлива. Рабочая температура газификации поддерживается 800...1100^oC и регулируется подачей пара через коллектор 14 в кипящий слой 4 топлива. Образующийся генераторный газ с температурой 800... 1100^oC направляется через патрубок 10 в основные горелки котла. Для начала процесса газификации в горелки 15 подают природный газ и используют запальник 16. Зола из корпуса 1 выводится по патрубку 11.

Генераторный газ часть своего тепла через перегородку 8 передает свежему топливу, а через стенку корпуса 1 - воздуху, проходящему между перегородками 9 по рубашке 6 и поступающему затем под распределительную решетку 5. Кроме того, перегородка 8 исключает захват топлива восходящим потоком генераторного газа.

В процессе работы газогенератора корпус 1 свободно перемещается внутри корпуса 2, используя перегородки 9 в качестве направляющих. При этом газоплотность рубашки 6 обеспечивается при помощи компенсатора 12 температурных перемещений корпуса 1 относительно корпуса 2.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для сжигания низкореакционных твердых топлив. В верхних частях корпусов 1 и 2 закреплен трубопровод 3 подачи топлива в кипящий слой 4. Трубопровод 3 выполнен с выпускным патрубком, который продольно расположен во внутреннем корпусе 1. Этот патрубок не только исключает унос топлива в трубопровод 10 отвода генерируемого газа, но и обеспечивает также предварительный прогрев топлива, поступающего в кипящий слой 4. Корпус 1 установлен с возможностью продольного перемещения в корпусе 2. Это приводит к снижению напряжений в местах крепления трубопроводов 3 и 10 к корпусам 1 и 2. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Газогенератор, содержащий вертикально установленные один в другом внутренний и наружный корпусы, образующие рубашку воздушного охлаждения, а также закрепленный в обоих корпусах трубопровод подачи топлива в кипящий слой, расположенный во внутреннем корпусе на распределительной решетке, подключенной к упомянутой рубашке, отличающийся тем, что трубопровод подачи топлива закреплен в верхних частях корпусов и выполнен с выпускным патрубком, продольно расположенным во внутреннем корпусе, а последний установлен в наружном корпусе с возможностью продольного перемещения. 2. Газогенератор по п.1, отличающийся тем, что выпускной патрубок трубопровода подачи топлива имеет в поперечном сечении форму сегмента и образован частью внутреннего корпуса и перегородкой, продольно установленной в этом корпусе и заглубленной нижним торцом в кипящий слой. 3. Газогенератор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что выпускной патрубок выполнен с проходным сечением, уменьшающимся в направлении от трубопровода подачи топлива к кипящему слою. 4. Газогенератор по пп.1-3, отличающийся тем, что он дополнительно содержит направляющие перегородки, поперечно установленные в рубашке охлаждения.