ГАЗОГЕНЕРАТОР Российский патент 2008 года по МПК F23B30/00 C10J3/20 

Изобретение относится к устройствам для газификации древесных отходов и может быть использовано для переработки влажного опила в генераторный газ, пригодный для питания двигателей внутреннего сгорания мобильных электростанций, и позволяет газифицировать опил с относительной влажностью до 120 вес.%. в генераторный газ, пригодный для питания двигателей внутреннего сгорания.

Известен газогенератор для газификации твердых топлив: торфа, торфяных брикетов, дров, древесных отходов. Газогенератор содержит корпус с футеровкой и топочной дверцей, бункер для топлива с загрузочным люком, камеру для золы и сводчатый рассекатель. Камера для золы имеет дверцу для ее удаления и устройство для подачи и регулирования воздуха. Сводчатый рассекатель установлен внутри корпуса, под сводчатым рассекателем расположены отверстие для отвода газов со вставленной в него жаровой трубой и подвижная с возможностью подъема-опускания колосниковая решетка. Жаровая труба имеет устройство для подачи и регулирования вторичного воздуха. Газогенератор снабжен поворотными лопастями, установленными внутри корпуса. Оси поворота лопастей расположены параллельно рассекателю. Рассекатель в верхней части снабжен вертикальной пластиной, рассекатель и вертикальная пластина снабжены поперечными ребрами. Действие устройства основано на газификации твердого топлива при его сжигании и подаче горючего газа в жаровую трубу и дальнейшей подаче газа в нагревательное устройство (см., например, RU 2147601 С1, Мкл. C10J 3/20, опубл. 20.04.2000) [1].

Недостатками устройства являются возможность работы устройства только совместно с внешними теплообменниками; невозможность вырабатывать генераторный газ, пригодный для питания двигателей внутреннего сгорания; отсутствие теплообменного устройства для нагрева жидкости непосредственно в газогенераторе; относительно низкая температура в камере горения, которая не позволяет обеспечить интенсивное удаление влаги из опила; рассекатель не позволяет обеспечить полноценное прохождение газов в мелкодисперсных древесных отходах, таких как опил.

Указанные недостатки ограничивают сферу применения устройства, используемого только для обогрева жилых и производственных помещений.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявленному изобретению является газогенератор обращенного процесса газификации, содержащий футерованный корпус с подсушкой опила в его верхней части и коаксиально установленным кожухом, образующим с корпусом «рубашку»(см., например, RU 2074884 С1, Мкл. C10J 3/20, опубл. 10.03.1997) [2].

Недостатком этого газогенератора является невозможность газификации мелкодисперсного опила влажностью до 120 вес.% ввиду низкого кпд из-за больших габаритов газогенератора.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное изобретение, является устранение указанных недостатков.

Для достижения указанного технического результата в указанном газогенераторе обращенного процесса газификации, содержащем футерованный корпус с подсушкой опила в его верхней части и коаксиально установленным кожухом, образующим с корпусом «рубашку», согласно изобретению имеется патрубок с дроссельной заслонкой, подключенный к внутренней части коаксиального трубопровода, сообщенного с камерой горения, расположенной на уровне фурменного пояса, в корпусе размещено устройство виброожижения опила, снабженное вибратором эксцентрикового типа и расположенное ниже фурменного пояса в камере восстановления, а под устройством виброожижения размещена сменная зольниковая решетка с зольниковой камерой.

Кроме того, в корпусе имеется смотровой люк для извлечения устройства виброожижения.

Кроме того, фурменный пояс состоит из восьми воздухоподающих патрубков.

На чертеже изображена схема газогенератора.

Газогенератор содержит футерованный корпус 1 с зоной 2 сушки в его верхней части и коаксиально установленным кожухом 3, образующим с корпусом 1 «рубашку» 4, патрубок 5 с дроссельной заслонкой 6, подключенный к внутренней части коаксиального трубопровода 7, размещенного в камере 8 горения, расположенной на уровне фурменного пояса, в корпусе 1 размещено устройство 9 виброожижения опила, снабженное вибратором 10 эксцентрикового типа и расположенное ниже фурменного пояса в камере 11 восстановления, а под устройством 9 виброожижения размещена сменная (подвижная) зольниковая решетка 12 с зольниковой камерой 13. В корпусе 1 имеется смотровой люк 14 для извлечения устройства 9 виброожижения. Фурменный пояс состоит из восьми воздухоподающих патрубков 15.

Газогенератор работает на влажном опиле, причем устройство 9 для его виброожижения способствует полноценному проходу газа в камеру 11 восстановления, что позволяет получить газ, богатый горючими компонентами, такими как окись углерода СО, метан CH₄ и особенно водород Н₂. Устройство 9 для виброожижения приводится в действие электрическим вибратором 10 эксцентрикового типа. Виброожижающее устройство 9 является сменным и извлекается из корпуса 1 через специальный смотровой люк 14. Частота колебаний виброожижающего устройства 9 регулируется от 1 до 50 Гц. Смотровой люк 14 закрывается крышкой 16 люка 14 через графитовую или асбестовую прокладку 17, которая обеспечивает герметичность путем фиксации клиновидным захватом 18. Виброожижающее устройство 9 расположено ниже фурменного пояса в камере 11 восстановления. Через восемь патрубков 15 фурменного пояса подается воздух для обеспечения горения опила. Ниже виброожижающего устройства 9 расположена сменная (подвижная) зольниковая решетка 12. Генераторный газ проходит через зольниковую решетку 12 в зольниковую камеру 13, поступает через отверстия 19 в «рубашку» 4 между корпусом 1 и кожухом 3, поднимается вверх по «рубашке» 4, обогревая зону 2 сушки в верхней части газогенератора. Зола вместе с генераторным газом опускается через зольниковую решетку 12 на поддон 20 и периодически удаляется наружу через зольниковый люк 21. Для равномерного обтекания горячим газом верхней части газогенератора применен сегментный отражатель 22. Газ для питания двигателя внутреннего сгорания отводится через патрубок 5.

Газогенератор работает за счет принудительной тяги генераторного газа, осуществляемой двигателем внутреннего сгорания. При запуске газогенератора тяга генераторного газа обеспечивается вентилятором 23 розжига. В зоне 2 сушки газогенератора происходит интенсивная подсушка опила при температуре 300°С. Выделяемый пар удаляется через клапан 24 наружу. Клапан 24 расположен на крышке 25 загрузочного люка 26, которая герметично прилегает к корпусу 1 газогенератора посредством графитовой или асбестовой прокладки 27 путем ее фиксации клиновидным захватом 28. По мере опускания опила внутри газогенератора процесс сушки переходит в процесс пиролиза при температуре 400-600°С. Между фурменным поясом и зольниковой решеткой 12 происходит процесс восстановления СО₂ до СО, а также разложение водяного пара на водород и кислород. Водород частично идет на образование метана CH₄, а кислород - на образование СО, реагируя с углеродом топлива. Для повышения температуры в камере 8 горения до 1200°-1500°С применен процесс частичного обратного захвата генераторного газа, который через дроссельную заслонку 6 захватывается из патрубка 5 и поступает по внутренней части коаксиального трубопровода 7 в камеру 8 горения. При этом по внешней части коаксиального трубопровода 7 в камеру 8 горения поступает воздух. Частичная обратная подача генераторного газа в камеру 8 горения позволяет посредством повышения температуры обеспечить интенсивное удаление влаги из опила через клапан 24, полноценное горение опила, подвергнутого пиролизу и максимальное разложение смолистых веществ.

Указанные отличия описанного устройства по сравнению с [2] позволяют говорить о расширении функций устройства и сферы его применения, в частности переработке в тепловую и электрическую энергию влажного опила, скопившегося в виде больших терриконов на территории деревообрабатывающих предприятий. Кроме того, описанное устройство отличается более высоким кпд и простотой изготовления. Изложенное свидетельствует о том, что между отличительными признаками и техническим результатом имеется причинно-следственная связь. Достигаемый указанный технический результат при использовании предлагаемого устройства обеспечивает общественно полезный эффект:

- экономичность - переработка влажного опила производится посредством одной загрузки и в одном устройстве, без предварительной сушки в сушильных устройствах;

- компактность - повышение удельного количества тепла и электрической энергии, снимаемых с единицы объема газогенератора;

- безынерционность - непрерывность работы во времени при своевременной подаче опила и возможность работы в автономном режиме при одной загрузке;

- высокие экологические показатели газогенератора обуславливаются сгоранием горючих газов в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания с выбросом в атмосферу только инертных составляющих генераторного газа: азота, двуокиси углерода и водяного пара. При этом количество двуокиси углерода уменьшается в 3 раза по сравнению с работой двигателя внутреннего сгорания на жидком топливе. В выбросах отсутствуют соли тяжелых металлов, СО, окислы азота и т.д.

По имеющимся сведениям, предлагаемая совокупность существенных признаков, характеризующих возможность переработки опила влажностью до 120 вес.% в полноценный генераторный газ, не известна из уровня техники, следовательно, изобретение обладает новизной. Сущность заявляемого изобретения не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники. Совокупность признаков, характеризующих известные газогенераторы, не обеспечивает возможность переработки опила влажностью до 120 вес.% в одном устройстве без предварительной сушки, что указывает на получение новых свойств, присущих предлагаемому изобретению. Следовательно, предлагаемое изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».

Данное изобретение может быть использовано в деревоперерабатывающей промышленности в качестве дешевых источников тепла и электрической энергии, используемых на производственные нужды. С другой стороны, изобретение решает задачу утилизации древесных отходов, в частности опила, непосредственно на территории деревоперерабатывающих производств. Данное устройство просто в изготовлении и может многократно обеспечить получение указанного технического результата, что позволяет сделать вывод о промышленной применимости предлагаемого изобретения.

Литература

1 RU 2147601 С1, опубликовано 20.04.2000 - аналог.

2. RU 2074884 С1, опубликовано 10.03.1997 - прототип.

Изобретение относится к устройствам для газификации древесных отходов, может быть использовано для переработки влажного опила в генераторный газ, пригодный для питания двигателей внутреннего сгорания мобильных электростанций, и позволяет газифицировать опил с относительной влажностью до 120 вес.% в генераторный газ, пригодный для питания двигателей внутреннего сгорания. Указанный технический результат достигается в газогенераторе обращенного процесса газификации, содержащем футерованный корпус с подсушкой опила в его верхней части и коаксиально установленным кожухом, образующим с корпусом «рубашку», патрубок с дроссельной заслонкой, подключенный к внутренней части коаксиального трубопровода, сообщенного с камерой горения, расположенной на уровне фурменного пояса, в корпусе размещено устройство виброожижения опила, снабженное вибратором эксцентрикового типа и расположенное ниже фурменного пояса в камере восстановления, а под устройством виброожижения размещена сменная зольниковая решетка с зольниковой камерой. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Газогенератор обращенного процесса газификации, содержащий футерованный корпус с подсушкой опила в его верхней части и коаксиально установленным кожухом, образующим с корпусом «рубашку», патрубок с дроссельной заслонкой, подключенный к внутренней части коаксиального трубопровода, ссообщенного с камерой горения, расположенной на уровне фурменного пояса, в корпусе размещено устройство виброожижения опила, снабженное вибратором эксцентрикового типа и расположенное ниже фурменного пояса в камере восстановления, а под устройством виброожижения размещена сменная зольниковая решетка с зольниковой камерой.2. Газогенератор по п.1, отличающийся тем, что в корпусе имеется смотровой люк для извлечения устройства виброожижения.3. Газогенератор по п.1, отличающийся тем, что фурменный пояс состоит из восьми воздухоподающих патрубков.