ГАЗОГЕНЕРАТОР Российский патент 2013 года по МПК C10J3/20 

Изобретение относится к области энергетики, лесной и лесоперерабатывающей промышленности, сельскому хозяйству и может быть использовано при производстве газообразного топлива из органических отходов.

Известен газогенератор, включающий цилиндрический корпус с верхним отверстием для загрузки углеродсодержащей массы, отверстием подачи воздуха и выхода пиролизного газа, отверстием для удаления золы, внутреннюю оболочку, размещенную соосно цилиндрическому корпусу и образующую с последним кольцевой канал, который связан с отверстием для выхода газов, колосниковую решетку, установленную в нижней части корпуса, реактор, выполненный в виде усеченных конических поверхностей, сопряженных между собой вершинами, воздуховода, аэродинамически соединяющего отверстие подачи воздуха с входным отверстием реактора, закрепленного соосно корпусу в его средней части (см. патент на полезную модель RU 36829 U1).

Недостатком данного газогенератора является низкая температура пиролиза, что способствует образованию повышенного количества твердого (золы, углей) и жидкого (смол) остатков. Другим недостатком является высокая температура получаемого газа, что исключает возможность его прямого использования в тепловых машинах. Как недостаток можно отметить большие объемные параметры на единицу получаемого продукта в единицу времени.

Целью изобретения является повышение эффективности получения пиролизного газогенераторного газа, а также улучшение его потребительских свойств.

Описываемый газогенератор изображен на фиг.1.

Газогенератор включает в себя цилиндрический корпус 1 с верхним отверстием 2 для загрузки углеродсодержащей массы, отверстиями подачи воздуха 3 и выхода пиролизного газа 4, отверстием для удаления золы 5, внутреннюю оболочку 6, размещенную соосно цилиндрическому корпусу 1 и образующую с последним кольцевой канал 7, который связан с отверстием для выхода газов 4. Генератор содержит также колосниковую решетку 8, установленную в нижней части корпуса 1, реактор 9, выполненный в виде усеченных конических поверхностей 10 и 11, сопряженных между собой вершинами, воздуховоды 14, аэродинамически соединяющие отверстие подачи воздуха 3 с входным отверстием 15 реактора 9, закрепленного соосно корпусу 1 в его средней части. При этом отверстие подачи воздуха 3 размещено над отверстием выхода пиролизного газа 4 и отделено от последнего заглушкой 16, установленной в кольцевом канале 7, а воздуховод 14 выполнен в виде набора воздухопроводящих труб, радиально размещенных в полости кольцевого канала 7 и закрепленных в районе отверстия подачи воздуха 3 на заглушке 16. В представленном варианте воздуховоды выполнены из труб J-образного вида. Верхнее отверстие 2 для загрузки углеродсодержащей массы закрыто заглушкой 17.

Газогенератор работает следующим образом.

Газогенератор заправляют через верхнее отверстие 2 углеродсодержащей массой (на рисунке не изображенной) в направлении стрелки А и поджигают ее. Одновременно с этим через отверстие подачи воздуха 3 подают атмосферный воздух в направлении стрелки Б, который по воздухопроводам 14 поступает в зону начала окислительного действия реактора 9, то есть в зону входного отверстия 15. Взаимодействие кислорода воздуха и углерода углеродосодержащей массы вызывает экзотермическую реакцию окисления (горение), скорость которой регулируют величиной подаваемого в реактор воздуха посредством подающего (вентилятора) устройства (на рисунке не изображенного). При этом величину подаваемого в газогенератор воздуха устанавливают исходя из обеспечения неполного окислительного процесса ведения экзотермической реакции. В этой ситуации углеродсодержащая масса подвергается самопроизвольному интенсивному нагреву с эмиссией моноксида углерода (CO), метана (CH₄) и некоторой величины водорода (H₂) как продукта разложения воды (H₂O), находящейся как в углеродсодержащей массе, так и в атмосферном воздухе, подводимого к реактору 9. Далее нагретая до температуры пиролиза углеродсодержащая масса переходит из конуса 10 в конус 11 реактора 9, оседая на колосниковой решетке 8. Завершающей фазой реакции углеродсодержащей массы является ее переход в состояние лишенное углерода. В силу естественной измельченности в этом состоянии массы самопроизвольно проходят отверстия колосниковой решетки 8 и скапливаются в приемнике для удаления золы 5.

Что касается образуемых пиролизных газов (CO, CH₄, H₂, N₂), то их по кольцевому каналу 7 отводят через отверстие выхода 4 в приемник по стрелке С (на рисунке не показанного). При этом тепло пиролизных газов противотоком направляется к массе подводимого к реактору воздуха, чем и обеспечивается достижение высокой температуры в зоне окислительного действия реактора, а также обеспечивается эффективное разложение воды (H₂O) на молекулы газов водорода (H₂) и кислорода (O₂). Последний, являясь окислителем, способствует достижению вторичного эффекта процесса окисления с развитием высокотемпературного поля в зоне химического действия реактора.

Подведение углеродсодержащей массы может быть осуществлено как в динамическом режиме, так и непрерывном. В первом варианте верхнее отверстие 2 корпуса 1 прикрывают в процессе работы газогенератора заглушкой 17, во втором же варианте устанавливают подающее устройство, оснащенное аэродинамическим затвором, препятствующим подсосу атмосферного воздуха и прорыву из корпуса 1 пиролизных газов.

Предлагаемый газогенератор позволяет получать высококалорийный пиролизный газ при относительно низких объемных параметрах на единицу получаемого продукта в единицу времени. Кроме того, получаемый пиролизный газ обладает низкой температурой, повышенной чистотой и содержит минимальное количество смолянистых веществ и свободной влаги.

Газогенератор относится к области энергетики, лесной и лесоперерабатывающей промышленности и сельскому хозяйству. Газогенератор, включающий цилиндрический корпус с верхним отверстием для загрузки углеродсодержащей массы, отверстием подачи воздуха и выхода пиролизного газа, отверстием для удаления золы, внутреннюю оболочку, размещенную соосно цилиндрическому корпусу и образующую с последним кольцевой канал, который связан с отверстием для выхода газов, колосниковую решетку, установленную в нижней части корпуса, реактор, выполненный в виде усеченных конических поверхностей, сопряженных между собой вершинами, воздуховода, аэродинамически соединяющего отверстие подачи воздуха с входным отверстием реактора, закрепленного соосно корпусу в его средней части. При этом отверстие подачи воздуха размещено над отверстием выхода пиролизного газа и отделено от последнего заглушкой, установленной в кольцевом канале, а воздуховод выполнен в виде набора воздухопроводящих труб, размещенных в полости кольцевого канала и закрепленных в районах входных отверстий на заглушке. Изобретение позволяет получать высококалорийный пиролизный газ при относительно низких объемных параметрах на единицу получаемого продукта в единицу времени. Кроме того, получаемый пиролизный газ обладает низкой температурой, повышенной чистотой и содержит минимальное количество смолянистых веществ и свободной влаги. 1 ил.

Газогенератор углеродсодержащего материала, включающий цилиндрический корпус с верхним отверстием для загрузки углеродсодержащей массы, отверстиями подачи воздуха и выхода пиролизного газа, отверстием для удаления золы, внутреннюю оболочку, размещенную соосно цилиндрическому корпусу и образующую с последним кольцевой канал, который связан с отверстием для выхода газов, колосниковую решетку, установленную в нижней части корпуса, реактор, выполненный в виде усеченных конических поверхностей, сопряженных между собой вершинами, воздуховода, аэродинамически соединяющего отверстие подачи воздуха с входным отверстием реактора, закрепленного соосно корпусу в его средней части, отличающийся тем, что отверстие подачи воздуха размещено над отверстием выхода пиролизного газа и отделено от последнего заглушкой, установленной в кольцевом канале, а воздуховод выполнен в виде набора воздухопроводящих труб, радиалыно размещенных в полости кольцевого канала и закрепленных в районах входных отверстий на заглушке.