Газогенератор Советский патент 1993 года по МПК C10J3/18 

Изобретение относится к процессам газификации мелкозернистого углеродсодер- жащего материала и может быть использовано в энергетической, химической, металлургической отраслях промышленности, а также в жилищно-бытовой сфере.

Цель изобретения - повышение КПД и удельной производительности генератора.

Это достигается тем, что электроды газогенератора выполнены в виде стаканов с развивающими их поверхность ребрами и размещены по вертикальной оси реакционной камеры один над другим с зазором. Такая конструкция и расположение электродов позволяют получить равную плотность тока, обтекающего мелкозернистый углеродеодержащий материал по все1 му объему, и равномерное распределение теплового поля.

Кроме того, поставленная цель достигается тем, что подачу водяного пара производят в верхнюю часть верхнего электрода. Движение пара и газа происходит сверху вниз, исключая возможность возникновения эффекта кипящего слоя. Благодаря это- му расход пара можно изменить от нулевого

до некоторого максимального значения, определяемого толщиной слоя углеродсодер- жащих частиц и подведенной к слою электрической мощностью. Отвод газа производится из нижней части нижнего электрода.

На- чертеже схематически изображено устройство.

Газогенератор состоит из электродов 1 и 2 с ребрами 3, развивающими их поверхность, изготовляемых из жаропрочного химически инертного проводящего материала; корпуса 4 реакционной зоны из жаропрочного химически инертного непроводящего материала, поддерживающей сетки 5, патрубков 6 и 7 подвода пара и отвода газа соответственно; загрузочного окна 8, теплоизолирующего кожуха 9. В качестве топлива применяется мелкозернистый углеродеодержащий материал 10.

Генератор работает следующим образом.

На электроды 1 и 2 подают электрическое напряжение; через материал 10 в междуэлектродном пространстве протекает ток, разогревающий материал джоулевым теплом. Когда температура материала в реакци

Ё

онной зоне (междуэлектродное пространство) достигает величины, необходимой для реакции газификации, через патрубок 6 в газогенератор подают водяной пар. Проникая через углеродсодержащий материал 10, пар достигает зоны высокихтемператур, где и происходит синтез горючего газа, Оптимальная высота реакционной зоны позволяет обеспечить полное разложение пара на углеродном материале. Частицы углеродсо- держащего материала 10, постепенно уменьшаясь в результате реакции, уносятся парогазовым потоком в глубь реакционной зоны и там дожтаются, т.к. возрастает их химическая активность. Содержащиеся в материале 10 мелкодисперсные частицы золы фильтруются через материал 10 и фильтрующую сетку 5, а затем выносятся газовым потоком за пределы генератора, где могут быть уловлены известными методами.

Пропускание электрического тока вдоль потока углеродсодержащего материала в предлагаемом устройстве обеспечивает равномерную плотность тока, и следовательно, равномерную температуру в поперечном сечении слоя материала. Равномерное поле температур создает равные оптимальные условия для реакции элементарных струек пара с углеродом независимо от расположения этой струйки в объеме материала, что исключает возможность проноса через слой непрореагировав- шего пара. Таким образом, процесс получения синтез-газа становится максимально интенсивным.

Подача пара в поток материала, температура которого равномерна и направлении движения материала, полностью исключает возможность псевдоожижения материала и, благодаря этому, обеспечиваются равный расход пара по всему поперечному сечению слоя углеродсодержащего материала, т.к. плотно упакованный дисперсный материал выполняет в этом случае роль парораспределителя; сокращение расхода углеродсодержащего материала, т.к. частицы догорают в плотноупакованном слое, а не выносятся из зоны реакции.

Пример. Исходные параметры: Диаметр корпуса50 мм

Высота слоя топлива 100мм Температура газификации1100°С

Размер частиц графита +0,2-1,0 мм

Давление пара0,25 кг/см2

Результаты испытаний устройства:

Удельный расход пара через устройство при

указанном давлении 395кг/(м ч)

Фактический расход

пара0,756 кг/ч

Теплота сгорания по- лученного синтез-газа 5246 ккал/ч

Потребляемая электрическая мощность2,15 кВт

Потери графита

с уносомнет

Для сравнения при одних и тех же параметрах известный газогенератор - прототип показывает следующие результаты:

Удельный расход пара

составляет160кг/(м2-ч)

или0,314 кг/ч

Максимальная теплота

сгорания полученного

синтез - газа2179 ккал/ч

Потребляемая электр- ическая мощность2,58 кВт

Преимущества предлагаемого устройства по сравнению с известным:

повышение удельной производительности по газу в 2,4 раза;

сокращение расхода топлива за счет исключения выноса мелкодисперсных частиц;

сокращение удельного расхода электроэнергии в 2,9 раза;

возможность управления расходом газа в широких пределах.

Формула изобретения

1.Газогенератор, состоящий из жаропрочной реакционной камеры, заполненной

слоем мелкозернистого углеродсодержащего материала, электродов и средств для подвода водяного пара, отличающийся тем, что, электроды выполнены в виде стаканов с развивающими их поверхность ребрами и размещены по вертикальной оси реакционной камеры один над другим с зазором.

2.Газогенератор по п.1, отличающийся тем, что средство для подвода

водяного пара расположено в верхней части верхнего электрода, а в нижней части нижнего электрода расположено средство для отвода синтез-газа. .

i , ..

„ iL

Ъ}&# /&&:3# $1еЗг j г :- «.. --V V r

- - . . .

f-fl

&X, «

W

Ф ,W, .v

& Ж &УЖ

Ж

П-Л- III I I . fcV .Ч|91

:

.

v

.

.

/ / V /s/ / / / /

Un

A

и

П

Сущность изобретения: газогенератор состоит из электродов с ребрами, развивающими их поверхность, корпуса реакционной зоны из жаропрочного химически инертного непроводящего материала, поддерживающей сетки, патрубков для подвода пара и отвода газа, загрузочного окна, теплоизолирующего кожуха. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.