КРИОГЕННЫЙ ПОДЗЕМНЫЙ ГАЗИФИКАТОР Российский патент 2003 года по МПК F17C9/02 

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано в криогенных газификаторах.

Известен криогенный газификатор, содержащий внутреннюю и внешнюю оболочки с вакуумно-изолированной полостью между ними и испаритель, одна из секций которого расположена в вакуумно-изолированной полости (а.с. 1153171, кл. F 17 C 9/02, 1983 г.).

Известен криогенный газификатор, содержащий внутреннюю и внешнюю оболочки с изолированной полостью между ними, с размещенными внутри испарителями криожидкости и турбиной аэродинамического подогрева и нагревательной камерой с замкнутым контуром (заявка РосНИИГД).

Недостаток известных газификаторов жидкости заключается в отсутствии в техническом их решении элементов, повышающих эффективность газификации за счет утилизации бросового тепла (улучшение условий теплосъема) и снижения энергоемкости процесса (см. также а.с. 1686186, кл. Е 21 F 5/00, 1989 г. и патент 2042874, 1993 г.).

Цель изобретения - повышение эффективности процесса газификации за счет улучшения условий теплосъема и снижения энергозатрат на единицу продукта.

Это достигается тем, что в криогенном газификаторе, содержащем внутреннюю и внешнюю оболочки, внутренняя оболочка снабжена барботером, выполненным в виде кассеты перфорированных труб по заключенной входом через вентиль на расходную магистраль подогретого газа, а газификатор дополнительно снабжен выносной панелью газификации, закрепленной в транспортном положении на общей платформе и подключенной посредством гибких металлорукавов входом и выходом соответственно на оболочку с криопродуктом, и привод турбины аэродинамического подогрева. Внутренняя оболочка в целях улучшения условий теплосъема дополнительно снабжена оребрением из материала с улучшенной теплопроводностью.

Предложенная совокупность отличительных признаков (выносная панель дополнительного блока газификации с ее подсоединением на систему привод-резервуар посредством гибких металлорукавов, введение под слой криожидкости барботера с подачей подогретого газа от системы газификации, оребрение внутренней оболочки) позволяет обеспечить повышение производительности газификатора, автономность его применения в шахтных условиях без потери сжатого газа на привод рециркуляционной нагревательной установки, снижение металлоемкости на единицу продукта, возможность выноса дополнительной панели газификатора в верхнюю часть выработки, что освобождает проездную часть горной выработки.

На фиг.1 изображен предлагаемый газификатор, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - схема работы газификатора; на фиг.4 - технологическая схема применения газификатора в шахте.

Криогенный газификатор содержит внутреннюю 1 и внешнюю 2 оболочки с изолированной полостью 3 между ними, в которую установлена турбина 4 аэродинамического подогрева газа с вынесенным пневмоприводом 5, трубчатый теплосъемник 6 подогрева газа, трубчатый теплообменник 7 для интенсификации процесса газификации криожидкости. Теплообменники 6 и 7 соединены перегородками в единую обечайку 8, обеспечивающую формирование вместе с конусными направляющими 9 замкнутый контур нагревательной камеры 10.

Внутренняя оболочка 1 в нижней своей части снабжена барботером, выполненным в виде перфорированных труб 11, клапаном 12 сброса избыточного давления, дополнительной выносной панелью 13 газификации, соединенной посредством гибких металлорукавов 14 и 15 входом и выходом соответственно на оболочку 1 с криожидкостью и на привод 5 турбины 4 аэродинамического подогрева. Трубопровод 16 выдачи газообразного продукта снабжен манометром 17, термометром 18, расходным вентилем 19 и вентилем 20 подачи подогретого газа на барботер.

Технологическая схема применения подземного газификатора в горной выработке 21 предусматривает его монтаж на передвижной платформе 22 с возможностью выноса газификационной панели 13 за ее пределы в зону активного вентиляционного потока.

Криогенный газификатор работает следующим образом.

В подготовительные операции запуска газификатора в работу входит заполнение нагревательной камеры 10 инертным газом и ее подогревом. Это обусловлено тем, что инертный газ (азот) по сравнению с воздухом является продуктом абсолютно сухим и не может вызвать обледенение оболочки 1 и трубчатых теплообменников 6 и 7. В начальный период для запуска пневмопривода 5 в работу производят подачу жидкого криопродукта в выносную панель 13, которую размещают при этом поперек горной выработки в благоприятных условиях теплосъема для обдува вентиляционным потоком. Возможен предварительный подогрев автономным источником, например горячим потоком газогенерирующего устройства типа ГГУ. После прогрева нагревательной камеры 3 и вывода давления газа в системе газификации до рабочего (1,0...1,6 МПа) путем открывания вентиля 19 сжатый газ подается на потребитель (средства механизации горноспасательных работ на пневмоприводе, пеногенератор инертной пены и др.), при этом сброс газа после привода 5 также направляется на один из потребителей. При нагреве системы газификации в подогреве криожидкости принимают участие поверхность оболочки 1 с оребрением 21, трубчатые теплообменники 6 и 7 и газификационная панель 13. Подачу подогретого газа на трубчатый барботер 1 производят на режиме повышенного расхода или при пониженном уровне криожидкости в оболочке 1, чтобы интенсифицировать процесс путем увеличения поверхности теплосъема. Для улучшения условий теплосъема служит также оребрение 23 внутренней оболочки 1 (не показано). Подача газа на потребитель в зависимости от характера работ возможна по трем трубопроводам:
через вентиль "X" - холодный газ непосредственно из газовой подушки оболочки 1;
через вентиль "П" - подогретый газ после теплообменника 6 подогрева;
после привода 5 - охлажденный газ.

Потребителем газа в горном деле могут быть горные выработки, камеры, купола при их инертизации, устройства для получения и транспортирования инертной пены и вспененной инертной суспензии, привода машин и механизмов, имеющих пневмопривод и др.

Техническое решение предлагаемого подземного криогенного газификатора вошло в техническое задание на разработку подземного малогабаритного газификатора производительностью не менее 300 м³/ч.

Использование газификатора позволяет повысить энерговооруженность служб профилактики шахт и оперативных подразделений ВГСЧ при ликвидации сложных аварийных ситуаций в шахтах, когда другие виды энергии отключены или вышли из строя.

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано в криогенных газификаторах. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности процесса газификации за счет улучшения условий теплосъема и снижения энергозатрат на единицу продукта. Криогенный подземный газификатор, содержащий внутреннюю и внешнюю оболочки с изолированной полостью между ними, с размещенными внутри полости испарителями криожидкости, турбиной аэродинамического подогрева с приводом и нагревательной камерой с замкнутым контуром, при этом внутренняя оболочка снабжена барботером, выполненным в виде кассеты перфорированных труб, подключенной входом через вентиль на расходный трубопровод, а система газификации дополнительно снабжена выносной панелью газификации, закрепленной на общей платформе с возможностью выноса ее в зону активного вентиляционного потока и подключенной посредством гибких металлорукавов входом и выходом соответственно на оболочку с криожидкостью и на привод турбины аэродинамического подогрева. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Криогенный подземный газификатор, содержащий внутреннюю и внешнюю оболочки с изолированной полостью между ними, с размещенными внутри полости испарителями криожидкости, турбиной аэродинамического подогрева с приводом и нагревательной камерой с замкнутым контуром, отличающийся тем, что внутренняя оболочка снабжена барботером, выполненным в виде кассеты перфорированных труб, подключенной входом через вентиль на расходный трубопровод, а система газификации дополнительно снабжена выносной панелью газификации, закрепленной на общей платформе с возможностью выноса ее в зону активного вентиляционного потока и подключенной посредством гибких металлорукавов входом и выходом соответственно на оболочку с криожидкостью и на привод турбины аэродинамического подогрева. 2. Криогенный подземный газификатор по п.1, отличающийся тем, что внутренняя оболочка имеет дополнительные ребра теплосъема.