RU2761240C1 - Solid fuel gasifier - Google Patents

Solid fuel gasifier Download PDF

Info

Publication number
RU2761240C1
RU2761240C1 RU2021116036A RU2021116036A RU2761240C1 RU 2761240 C1 RU2761240 C1 RU 2761240C1 RU 2021116036 A RU2021116036 A RU 2021116036A RU 2021116036 A RU2021116036 A RU 2021116036A RU 2761240 C1 RU2761240 C1 RU 2761240C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carbonizate
fuel
blast air
synthesis gas
solid fuel
Prior art date
Application number
RU2021116036A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Николаевич Силкин
Валерий Анварович Бадыгов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Империус Групп"
Сергей Николаевич Силкин
Валерий Анварович Бадыгов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Империус Групп", Сергей Николаевич Силкин, Валерий Анварович Бадыгов filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Империус Групп"
Priority to RU2021116036A priority Critical patent/RU2761240C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2761240C1 publication Critical patent/RU2761240C1/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/02—Fixed-bed gasification of lump fuel
    • C10J3/20—Apparatus; Plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/02—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
    • F23G5/027—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Industrial Gases (AREA)

Abstract

FIELD: energy and chemical industry.
SUBSTANCE: invention relates to the field of energy and chemical industry, in particular to installations for high-temperature partial gasification of carbon-containing materials to obtain carbonizate. The solid fuel gasifier includes a housing equipped with a water jacket for liquid cooling, a solid fuel loading device, a blast air supply device, a synthesis gas outlet and a carbonizate unloading device. The device for supplying blast air is located in the fuel layer along the entire section of the body above the combustion front and is made in the form of a lattice from a corner facing upward, and the inlets of blast air are located along the perimeter of the body. Below the reduction zone in the carbonizate layer, a cooler is mounted, made in the form of a tubular heat exchanger with a cooling agent, the tubes of which are arranged in rows one above the other with staggered displacement. The device for unloading carbonizate from the body is made in the form of a sluice, consisting of two gates, each of which is formed by two parallel grids, the upper one of which is fixed, and the lower one is movable, the synthesis gas outlet device is made in the form of a lattice from a corner facing upward, whose cavities are connected to the outlet gas manifold.
EFFECT: increasing the efficiency of gasification by ensuring a continuous process.
5 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики и химической промышленности, в частности к установкам высокотемпературной частичной газификации углеродсодержащих материалов для получения карбонизата, углеродных адсорбентов, полукокса, и горючих газов - синтез - газа, где в качестве углеродсодержащих материалов могут использоваться: уголь бурый, уголь каменный, отходы при переработке растительного сырья, отходы деревообработки, древесная щепа и др.The invention relates to the field of energy and chemical industry, in particular to installations for high-temperature partial gasification of carbon-containing materials for the production of carbonizate, carbon adsorbents, semi-coke, and combustible gases - synthesis gas, where as carbon-containing materials can be used: brown coal, coal, waste when processing plant materials, woodworking waste, wood chips, etc.

Главным преимуществом технологии частичной газификации твердого топлива является возможность получения в результате процесса двух продуктов: горючего пиролизного газа (синтез-газа) в котором топливными компонентами являются окись углерода СО и водород Н2 и твердого продукта пиролиза - карбонизата (полукокса) с высоким содержанием твердого углерода, который имеет широкое применение в промышленности как углеродный адсорбент, металлургический восстановитель, бездымное топливо (С.Р. Исламов. Частичная газификация угля. - М.: Издательство «Горное дело». 2017. - с. 384.)The main advantage of the technology of partial gasification of solid fuel is the possibility of obtaining as a result of the process two products: combustible pyrolysis gas (synthesis gas) in which the fuel components are carbon monoxide CO and hydrogen H 2 and a solid pyrolysis product - carbonizate (char) with a high content of solid carbon , which is widely used in industry as a carbon adsorbent, metallurgical reductant, smokeless fuel (S.R. Islamov. Partial gasification of coal. - M .: Publishing house "Mining." 2017. - p. 384.)

Из существующего уровня техники известен ряд устройств переработки твердого топлива путем слоевой газификации. Например, трехзонная печь Лурги (С.Д. Федосеев, А.Б. Чернышев. Полукоксоваение и газификация твердого топлива. - М.: Государственное научно-техническое издательство нефтяной и горно-топливной литературы. 1960. - с.40) и печь Пинча (С.В. Кафтанов. Общая химическая технология топлива. М.: ГХИ. 1941. - с.158, в которых твердое топливо нагревается дымовыми газами, подводимыми снаружи реактора, полученными путем сжигания пиролизных газов во внешней топке (процесс аллотермический). A number of devices for processing solid fuels by layer gasification are known from the prior art. For example, the Lurgi three-zone furnace (S.D. Fedoseev, A.B. (SV Kaftanov. General chemical technology of fuel. M .: GKhI. 1941. - p. 158, in which solid fuel is heated by flue gases supplied from outside the reactor, obtained by burning pyrolysis gases in an external furnace (allothermal process).

Карбонизат, полученный в известных устройствах получается с малой удельной поверхностью пор, соответственно низкой сорбционной способностью, а пиролизный газ - с высоким содержанием смол и фенолов, что требует очистки перед его промышленным применением.The carbonizate obtained in the known devices is obtained with a small specific pore surface, correspondingly low sorption capacity, and the pyrolysis gas - with a high content of resins and phenols, which requires cleaning before its industrial use.

Известны устройства переработки твердого топлива обращенного процесса с использованием воздушного дутья, реализующие автотермический процесс, в которых фронт горения летучих соединений продвигается в слое навстречу движению дутьевого воздуха, при котором происходит одновременная активация карбонизата и газификация смол пиролизного газа. Known devices for the processing of solid fuel inverse process using air blast, realizing an autothermal process, in which the combustion front of volatile compounds moves in the layer towards the movement of blast air, in which there is a simultaneous activation of carbonizate and gasification of pyrolysis gas resins.

Известно устройство для получения кокса и попутного газа (патент US 4883499, кл. С10В 49/06, C10J 3/14, С01B31/10, опубл. 28.11.1989), включающее цилиндрический аппарат с выравнивающим устройством, устройство загрузки твердого топлива, устройство поджига твердого топлива, патрубки подачи воздуха для продувки сверху вниз. Карбонизат удаляется через конусообразную часть аппарата, которая снабжена охлаждаемыми трубопроводами. Отбор газа осуществляется через боковые патрубки в нижней трети аппарата. A device for producing coke and associated gas is known (US patent 4883499, class С10В 49/06, C10J 3/14, С01B31 / 10, publ. 28.11.1989), including a cylindrical apparatus with a leveling device, a device for loading solid fuel, an ignition device solid fuel, top-to-bottom purge air connections. The carbonated product is removed through the cone-shaped part of the apparatus, which is equipped with cooled pipelines. Gas sampling is carried out through side pipes in the lower third of the apparatus.

Данное устройство из-за сложной конструкции имеет низкую эксплуатационную надежность, требует применение жаропрочных материалов, теплоизоляцию вала и редуктора привода выравнивателя. В устройстве использована сложная система вывода твердого продукта с помощью затвора звездочного типа, наличие которого способствует зависанию слоя при выгрузке карбонизата. Кроме того, воздействие нагретого карбонизата на затвор приведет к температурной деформации элементов затвора. В устройстве отсутствует принудительная система охлаждения стенок реактора, что так же требует применение для них дорогостоящих жаропрочных легированных сталей.Due to its complex design, this device has low operational reliability, requires the use of heat-resistant materials, thermal insulation of the shaft and gearbox of the equalizer drive. The device uses a complex system for removing a solid product using a star-type shutter, the presence of which contributes to the freezing of the layer when unloading the carbonizate. In addition, the effect of the heated carbonized product on the valve will lead to thermal deformation of the valve elements. The device does not have a forced cooling system for the walls of the reactor, which also requires the use of expensive heat-resistant alloy steels for them.

Известно еще одно устройство для переработки твердого топлива (RU 2299901, кл. C10B 47/04, C10B 53/08, C10J 3/20, 27.05.2007), выполненное в виде слоевого аппарата шахтного типа, включающий верхний, средний и нижний пояса. Верхний пояс состоит из загрузочного люка, выпускного патрубка газа, гидрозатвора и электротермического устройства. Средний пояс состоит из цилиндрического корпуса и водяной рубашки. Нижний пояс выполнен в виде усеченного конуса и состоит из выгрузочного устройства, колосниковой решетки, устройства подвода воздуха и/или охлаждающего газа и термоэлектрических датчиков. Процесс в данном устройстве организован циклически. There is another device for processing solid fuel (RU 2299901, class C10B 47/04, C10B 53/08, C10J 3/20, 05/27/2007), made in the form of a mine-type layer apparatus, including upper, middle and lower chords. The upper belt consists of a loading hatch, a gas outlet, a hydraulic seal and an electrothermal device. The middle belt consists of a cylindrical body and a water jacket. The lower belt is made in the form of a truncated cone and consists of an unloading device, a grate, an air and / or cooling gas supply device and thermoelectric sensors. The process in this device is organized cyclically.

Известное устройство имеет низкую производительность из-за цикличности процесса связанного с необходимостью последовательного выполнения непроизводительных операций цикла, при которых процесс непосредственной газификации топлива не производится, в связи с чем, производительность устройства снижается. При этом ряд операций выполняется вручную (загрузка топлива, выравнивание поверхности, разгрузка карбонизата) и автоматизация технологического цикла невозможна. Цикличность процесса также влияет и на качество получаемого синтез-газа в период начала цикла, т.к. в нем могут присутствовать продукты неполного сгорания исходного углеродсодержащего сырья, пары смол и фенолы, что требует его очистки. The known device has low productivity due to the cyclical nature of the process associated with the need to sequentially perform unproductive cycle operations, in which the process of direct fuel gasification is not performed, and therefore, the productivity of the device decreases. In this case, a number of operations are performed manually (fuel loading, surface leveling, carbonizate unloading) and automation of the technological cycle is impossible. The cyclical nature of the process also affects the quality of the resulting synthesis gas at the beginning of the cycle, because it may contain products of incomplete combustion of the initial carbon-containing raw materials, resin vapors and phenols, which requires its purification.

Проблемой, на решение которой направлено изобретение, является разработка новой конструкции газификатора твердого топлива, работающего в непрерывном режиме, с получением карбонизата и высококалорийного синтез-газа, не содержащего конденсируемых продуктов пиролиза. The problem to be solved by the invention is the development of a new design of a solid fuel gasifier, operating in a continuous mode, with the production of carbonizate and high-calorific synthesis gas that does not contain condensable pyrolysis products.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности газификации, путем обеспечения непрерывного процесса при одновременном выполнении связанных процессов загрузки, охлаждения и разгрузки, упрощение обслуживания газификатора и удешевление конструкции, за счет возможности использования доступной конструкционной углеродистой стали. The technical result of the invention is to increase the efficiency of gasification, by ensuring a continuous process while simultaneously performing the associated processes of loading, cooling and unloading, simplifying the maintenance of the gasifier and reducing the cost of the structure, due to the possibility of using available structural carbon steel.

Проблема решается и технический результат достигается за счет того, что газификатор твердого топлива характеризуется тем, что он включает корпус снабженный водяной рубашкой для жидкостного охлаждения, устройство загрузки твердого топлива, устройство подвода дутьевого воздуха, устройство вывода синтез-газа и устройство разгрузки карбонизата. Устройство подвода дутьевого воздуха размещено в слое топлива по всему сечению корпуса над фронтом горения и выполнено в виде решетки из уголка, обращенного ребром вверх, а входы дутьевого воздуха расположены по периметру корпуса. Ниже зоны восстановления в слое карбонизата смонтирован охладитель, выполненный в виде трубчатого теплообменника с охлаждающим агентом, трубки которого расположены рядами один над другим со смещением в шахматном порядке. Устройство разгрузки карбонизата из газификатора выполнено в виде шлюза, состоящего из двух шиберов, каждый из которых образован двумя параллельно расположенными решетками, где верхняя - неподвижная, а нижняя - подвижная. Устройство вывода синтез-газа выполнено в виде решетки из уголка, обращенного ребром вверх, полости которого соединены с выходным коллектором газа.The problem is solved and the technical result is achieved due to the fact that the solid fuel gasifier is characterized in that it includes a housing equipped with a water jacket for liquid cooling, a solid fuel loading device, a blast air supply device, a synthesis gas outlet and a carbonizate unloading device. The device for supplying blast air is located in the fuel layer along the entire section of the body above the combustion front and is made in the form of a lattice from a corner facing upward, and the inlets of blast air are located along the perimeter of the body. Below the reduction zone in the carbonizate layer, a cooler is mounted, made in the form of a tubular heat exchanger with a cooling agent, the tubes of which are arranged in rows one above the other with a staggered offset. The device for unloading carbonizate from the gasifier is made in the form of a lock, consisting of of two gates, each of which is formed by two parallel grids, where the upper one is fixed, and the lower one is movable. The synthesis gas outlet device is made in the form of a lattice from a corner facing upward, the cavities of which are connected to the outlet gas manifold.

Температурные режимы газификатора и условия проведения процесса газификации позволяют изготовлять корпус из конструкционной углеродистой стали, тем самым снижая стоимость на производство оборудования с использованием доступных материалов.The temperature regimes of the gasifier and the conditions for the gasification process allow the body to be made of structural carbon steel, thereby reducing the cost of manufacturing equipment using available materials.

Устройство загрузки выполнено в виде люка, оснащенного лопастным шлюзовым питателем и датчиком контроля уровня топлива для регулирования поступления топлива в реактор, исключая перегруз и нехватку топлива в верхней части реактора, влияющие на эффективность проведения непрерывного процесс газификации. The loading device is made in the form of a hatch equipped with a paddle sluice feeder and a fuel level control sensor to regulate the flow of fuel into the reactor, excluding overload and lack of fuel in the upper part of the reactor, affecting the efficiency of the continuous gasification process.

Корпус газификатора выполнен с конусным днищем, в вершине которого смонтирован лопастной шлюзовой питатель, связанный со спиральным транспортером карбонизата.The gasifier body is made with a conical bottom, at the top of which is mounted a paddle sluice feeder connected with a spiral conveyor of carbonizate.

Решетки из уголка для подвода дутьевого газа и вывода синтез - газа желательно выполнять из стального уголка, с шириной планки не менее 75 мм.Grids from the corner for the supply of blast gas and the outlet of synthesis gas should preferably be made from a steel corner, with a bar width of at least 75 mm.

Расположение устройства подвода дутьевого воздуха в слое топлива по всему сечению корпуса над фронтом горения позволяет выполнить равномерное распределение потока дутьевого воздуха по всему сечению корпуса, что обеспечивает равномерное продвижение фронта горения навстречу дутью и исключает возможность его прорыва или искривления, обеспечивая условия равномерного прохождения процесса пиролиза, что в конечном итоге влияет на повышения качества как синтез-газа, так и карбонизата.The location of the device for supplying blast air in the fuel layer along the entire section of the casing above the combustion front allows for a uniform distribution of the blast air flow over the entire cross section of the casing, which ensures uniform advancement of the combustion front towards the blast and excludes the possibility of its breakthrough or bending, providing conditions for the uniform passage of the pyrolysis process, which ultimately affects the improvement of the quality of both synthesis gas and carbonizate.

Выполнение устройства подвода дутьевого воздуха в виде решетки из уголка, обращенного ребром вверх позволяет с помощью простого решения обеспечить подвод дутьевого воздуха и равномерное распределение его по всей площади сечения корпуса, при этом не требуется выравнивание поверхности слоя топлива с использованием механического устройства. Implementation of the device for supplying blast air in the form of a lattice from a corner facing upward allows, using a simple solution, to provide supply of blast air and its uniform distribution over the entire cross-sectional area of the body, while leveling the surface of the fuel layer using a mechanical device is not required.

Наличие в слое карбонизата, охладителя в виде трубчатого теплообменника с охлаждающим агентом, расположенного ниже зоны восстановления обеспечивает снижение температуры карбонизата с 900°С до 70°С, что исключает высокотемпературное воздействие на элементы устройства разгрузки карбонизата и возгорание карбонизата при выгрузке. Карбонизат имеет пористую структуру и отличается низкой теплопроводностью. Скорость продвижения слоя в реакторе составляет в среднем 0,15 м/час. При высоте теплообменника 1 м время пребывания карбонизата в контакте с охлаждающей поверхностью труб теплообменника составляет 6 часов. За это время достигается охлаждение карбонизата от 900°С до 70°С. Эффективность охлаждения достигается расположением трубок рядами один над другим со смещением в шахматном порядке. The presence in the carbonizate layer of a cooler in the form of a tubular heat exchanger with a cooling agent, located below the recovery zone, ensures a decrease in the carbonizate temperature from 900 ° C to 70 ° C, which excludes high-temperature impact on the elements of the carbonizate unloading device and combustion of the carbonizate during unloading. Carbonizate has a porous structure and low thermal conductivity. The rate of bed advancement in the reactor averages 0.15 m / h. With a heat exchanger height of 1 m, the residence time of the carbonizate in contact with the cooling surface of the heat exchanger tubes is 6 hours. During this time, the carbonizate is cooled from 900 ° C to 70 ° C. Cooling efficiency is achieved by arranging the tubes in staggered rows one above the other.

Выполнение устройства разгрузки карбонизата в виде шлюза, состоящего из двух шиберов, образованных двумя параллельно расположенными решетками, верхняя из которых - неподвижная, а нижняя - подвижная, обеспечивает равномерное продвижение топлива по всему объему реактора без искривления фронта горения. The implementation of the device for unloading carbonizate in the form of a lock, consisting of two gates formed by two parallel grids, the upper one of which is fixed, and the lower one is movable, ensures uniform advancement of fuel throughout the reactor volume without bending the combustion front.

Выполнение устройства вывода синтез-газа в виде решетки из уголка, обращенного ребром вверх, с выходами, расположенными по периметру корпуса обеспечивает равномерное распределение потока пиролизного газа по сечению реактора, что так же позволяет исключить искривление фронта горения. Расположение решетки вывода газа в нижней части реактора также способствует очистке газа от пыли при прохождении его через зоны восстановления и охлаждения, при этом слой карбонизата выполняет роль фильтра.The execution of the syngas outlet device in the form of a lattice from the corner facing upward, with outlets located along the perimeter of the body, ensures a uniform distribution of the pyrolysis gas flow over the reactor cross-section, which also makes it possible to exclude the curvature of the combustion front. The location of the gas outlet grate in the lower part of the reactor also helps to clean the gas from dust when it passes through the recovery and cooling zones, while the carbonizate layer acts as a filter.

Размер планки уголка решетки для подвода дутьевого газа и вывода синтез - газа не менее 75 мм выбран исходя из допустимого сопротивления движению газа.The size of the lattice corner strip for supplying blast gas and outputting synthesis gas is not less than 75 mm, selected based on the permissible resistance to gas movement.

Изобретение иллюстрируется следующими графическими материалами, где на фиг.1 представлен вид газификатора твердого топлива в разрезе, на фиг. 2 представлено устройство подвода дутьевого воздуха и вывода синтез - газа.The invention is illustrated by the following graphical materials, where Fig. 1 shows a sectional view of a solid fuel gasifier, Fig. 2 shows a device for supplying blast air and outputting synthesis gas.

Газификатор твердого топлива включает корпус 1 из углеродистой стали с загрузочным устройством, выполненным в виде люка, оснащенного лопастным шлюзовым питателем 2 и системой контроля уровня топлива в реакторе с помощью датчика 3 уровня топлива, который смонтирован на расстоянии не менее 100 мм устройства подвода дутьевого воздуха с целью обеспечения постоянного укрытия решетки дутьевого устройства слоем топлива. Слой топлива в газификаторе содержит фронт 4 горения, зону 5 восстановления и зону 6 охлаждения. С внешней стороны корпуса 1 смонтирована водяная рубашка 7 для жидкостного охлаждения. Устройство подвода дутьевого воздуха, размещено в слое топлива 8 по всему сечению реактора над фронтом 4 горения и выполнено в виде решетки 9, образованной из стального уголка 10, обращенного ребром вверх (фиг. 2). Ширина планки уголка 75 мм. Входы 11 дутьевого воздуха расположены по периметру корпуса 1. Ниже зоны 5 восстановления в слое карбонизата 12 смонтирован охладитель, образуя зону 6 охлаждения. Охладитель выполнен в виде трубчатого теплообменника с охлаждающим агентом, трубки 13 которого расположены рядами один над другим со смещением в шахматном порядке. Корпус 1 газификатора выполнен с конусным днищем 14, в вершине которого смонтирован лопастной шлюзовой питатель 15, связанный со спиральным транспортером 16 карбонизата. Над конусным днищем 14 расположено устройство разгрузки карбонизата из корпуса 1, в виде шлюза, состоящего из двух шиберов 17 и 18, расположенных на расстоянии друг от друга. Каждый шибер 17 и 18 состоит из двух решеток 19 и 20, причем верхняя решетка 19 выполнена неподвижной, а нижняя решетка 20 - подвижной. К нижним решеткам 20 подключены приводы 21 для открывания шибера. Устройство вывода синтез-газа выполнено в виде решетки 22 из стального уголка, ширина планки которого составляет 75 мм. Уголок обращен ребром вверх, а его полости соединены с выходным коллектором 23 синтез-газа. The solid fuel gasifier includes a body 1 made of carbon steel with a loading device made in the form of a hatch equipped with a paddle sluice feeder 2 and a fuel level control system in the reactor using a fuel level sensor 3, which is mounted at a distance of at least 100 mm from a device for supplying blast air with the purpose of providing permanent cover of the grate of the blowing device with a layer of fuel. The fuel layer in the gasifier contains a combustion front 4, a reduction zone 5 and a cooling zone 6. On the outside of the housing 1, a water jacket 7 is mounted for liquid cooling. The device for supplying blast air is located in the fuel layer 8 along the entire section of the reactor above the combustion front 4 and is made in the form of a grate 9 formed from a steel corner 10 facing upwardly (Fig. 2). The width of the corner strip is 75 mm. The blowing air inlets 11 are located along the perimeter of the housing 1. Below the reduction zone 5 in the carbonizate layer 12, a cooler is mounted, forming a cooling zone 6. The cooler is made in the form of a tubular heat exchanger with a cooling agent, the tubes 13 of which are arranged in rows one above the other with a staggered offset. The body 1 of the gasifier is made with a conical bottom 14, at the top of which is mounted a paddle sluice feeder 15 connected to the spiral conveyor 16 of the carbonizate. Above the conical bottom 14 there is a device for unloading carbonizate from the building 1, in the form of a sluice,consisting of of two dampers 17 and 18 located at a distance from each other. Each gate 17 and 18 consists of two gratings 19 and 20, the upper grating 19 being fixed, and the lower grating 20 movable. Drives 21 are connected to the lower grilles 20 to open the gate. The synthesis gas outlet device is made in the form of a grid 22 from a steel angle, the width of the strip of which is 75 mm. The corner is facing upward, and its cavities are connected to the outlet manifold 23 of synthesis gas.

Газификатор твердого топлива работает в непрерывном режиме следующим образом. The solid fuel gasifier operates continuously as follows.

С помощью лопастного шлюзового питателя 2 топливо 8 загружается в корпус 1 до уровня 200-300 мм ниже решетки 9 устройства подвода дутьевого воздуха. После чего слой топлива 8 через технологический люк разжигают с помощью дизельных горелок (на фиг. не показано). Розжиг требуется только при запуске газификатора, так как даже при остановке до нескольких суток карбонизат сохраняет очаг и при возобновлении дутья процесс восстанавливается. В процессе разжигания поверхности слоя топлива 8 осуществляют подачу дутьевого воздуха для поддержания горения. В течение 30 минут начинается горение слоя газифицируемого топлива 8 и корпус 1 загружается топливом 8 до датчика 3 уровня. Расход дутьевого воздуха устанавливают на номинальном уровне (400-450 м3/м2*час). Фронт 4 горения топлива 8 продвигается вверх, навстречу потоку дутьевого воздуха. При достижении фронта 4 горения уровня установки датчика 3 температуры по его сигналу производится открывание решетки 19 верхнего шибера 17 разгрузочного устройства, причем нижний шибер 18 остается в закрытом положении. Объем между шиберами 17 и 18 разгрузочного устройства заполняется карбонизатом из зоны 5 восстановления, и весь объем топлива 8 в корпусе 1 смещается на величину расстояния между шиберами 17 и 18 разгрузочного устройства. Далее решетка 19 верхнего шибера 17 закрывается и выполняется выгрузка карбонизата 12 открыванием решетки 19 нижнего шибера 18. Карбонизат 12 выгружается из корпуса 1 через конусное днище 14 и далее через лопастной шлюзовой питатель 15 и спиральный транспортер 16. Если при этом уровень топлива 8 в корпусе 1 опускается ниже датчиков 3 уровня, то по его сигналу включается загрузочное устройство и через лопастной шлюзовой питатель 2 уровень топлива 8 повышается до заданного значения. Охладитель карбонизата 12 обеспечивает снижение температуры карбонизата с 900° С до 70°С, что при выгрузке исключает его возгорание. Например, для газификатора с корпусом диаметром 2 м выход карбонизата равен 120 кг/час. При теплоемкости карбонизата 0,33 ккал/кг*град потребная теплопроизводительность водяного калорифера охлаждения (с низкой стороны теплообменника) составляет:By means of a rotary vane feeder 2, the fuel 8 is loaded into the housing 1 to a level of 200-300 mm below the grate 9 of the blast air supply device. Then the fuel layer 8 is ignited through the access hatch using diesel burners (not shown in the figure). Ignition is required only when the gasifier is started, since even when stopping for up to several days, the carbonizate retains the hearth and when the blowing is resumed, the process is restored. In the process of igniting the surface of the fuel layer 8, blowing air is supplied to maintain combustion. Within 30 minutes, the combustion of the layer of gasified fuel 8 starts and the housing 1 is loaded with fuel 8 up to the level sensor 3. The blast air flow rate is set at a nominal level (400-450 m 3 / m 2 * hour). The front 4 of the combustion of the fuel 8 moves upwards, towards the flow of the blast air. When the combustion front 4 reaches the installation level of the temperature sensor 3, on its signal, the grate 19 of the upper gate 17 of the unloading device is opened, while the lower gate 18 remains in the closed position. The volume between the gates 17 and 18 of the unloading device is filled with carbonizate from the recovery zone 5, and the entire volume of fuel 8 in the housing 1 is displaced by the distance between the gates 17 and 18 of the unloader. Further, the grate 19 of the upper gate 17 is closed and the carbonized product 12 is unloaded by opening the grate 19 of the lower gate 18. The carbonated product 12 is discharged from the body 1 through the conical bottom 14 and then through the paddle sluice feeder 15 and the spiral conveyor 16. If the fuel level is 8 in the body 1 falls below the level sensors 3, then the loading device is switched on by its signal and through the rotary lobe feeder 2 the fuel level 8 rises to the set value. The cooler of carbonizate 12 provides a decrease in the temperature of the carbonizate from 900 ° C to 70 ° C, which during unloading excludes its ignition. For example, for a gasifier with a body with a diameter of 2 m, the carbonizate yield is 120 kg / h. With the heat capacity of the carbonizate 0.33 kcal / kg * deg, the required heat output of the water cooling coil (on the low side of the heat exchanger) is:

Q = cm (t1-t2) = 0,33*120*(900-70) = 34452 ккал = 40 кВт*час, Q = cm (t 1 -t 2 ) = 0.33 * 120 * (900-70) = 34452 kcal = 40 kW * hour,

где Q – количество теплоты, выделенной при изменении температуры карбонизата с t1 до t2; where Q is the amount of heat released when the temperature of the carbonizate changes from t 1 to t 2 ;

с - удельная теплоемкость карбонизата;с - specific heat capacity of carbonizate;

m - масса карбонизата;m is the mass of carbonizate;

t1 - начальная температура карбонизата;t 1 - the initial temperature of the carbonizate;

t2 - конечная температура карбонизата.t 2 is the final temperature of the carbonizate.

Представленная формула иллюстрирует возможность снижения температуры карбонизата от 900 до 70°С, что обеспечивает безопасную выгрузку карбонизата.The presented formula illustrates the possibility of lowering the temperature of the carbonizate from 900 to 70 ° C, which ensures the safe discharge of the carbonizate.

Горючий газ, получаемый в процессе газификации с обращенным дутьем, отличается отсутствием паров смол и фенолов, и может быть использован как топливо для сушки, обжига материалов и как экологичное котельное топливо. За счет возможности проведения процесса газификации в непрерывном режиме значительно повышается производительность газификатора.The combustible gas produced in the reverse-blow gasification process is free of tar and phenol vapors and can be used as a fuel for drying, firing materials, and as an environmentally friendly boiler fuel. Due to the possibility of carrying out the gasification process in a continuous mode, the productivity of the gasifier is significantly increased.

За счет использования доступной конструкционной углеродистой стали производство всего оборудования значительно удешевляется, т.к. не требуется дорогого жаропрочного металла. Значительно упрощается процесс выгрузки карбонизата за счет конструкции шлюзов, состоящих из двух шиберов. С их помощью организуется автоматическое регулирование выгрузки карбонизата из газификатора и загрузка топлива для прохождения газификации. Упрощение обслуживания газификатора также обеспечивается за счет необходимости выравнивания слоя топлива над фронтом горения, т.е. выравнивание осуществляется в процессе равномерного прохождения топлива сквозь решетку, расположенной по всему сечению корпуса. Конструкция решетки обеспечивает равномерное распределение топлива по все площади корпуса, тем самым, исключается необходимость в наличии оборудования по выравниванию верхнего слоя топлива, для обеспечения равномерного процесса горения.Due to the use of available structural carbon steel, the production of all equipment is significantly reduced in price, because no expensive heat-resistant metal is required. The process of unloading the carbonized product is greatly simplified due to the design of the locks, consisting of two gates. With their help, automatic regulation of the discharge of carbonizate from the gasifier and the loading of fuel for the passage of gasification are organized. Simplification of the gasifier maintenance is also provided due to the need to level the fuel layer above the combustion front, i.e. alignment is carried out in the process of uniform passage of fuel through the grate located along the entire section of the body. The design of the grate ensures uniform distribution of fuel over all areas of the body, thereby eliminating the need for equipment for leveling the upper layer of fuel to ensure a uniform combustion process.

В настоящее время газификатор твердого топлива находится на стадии разработки технической документации.The solid fuel gasifier is currently at the stage of technical documentation development.

Claims (5)

1. Газификатор твердого топлива, характеризующийся тем, что он включает корпус, снабженный водяной рубашкой для жидкостного охлаждения, устройство загрузки твердого топлива, устройство подвода дутьевого воздуха, устройство вывода синтез-газа и устройство разгрузки карбонизата, при этом устройство подвода дутьевого воздуха размещено в слое топлива по всему сечению корпуса над фронтом горения и выполнено в виде решетки из уголка, обращенного ребром вверх, а входы дутьевого воздуха расположены по периметру корпуса, ниже зоны восстановления в слое карбонизата смонтирован охладитель, выполненный в виде трубчатого теплообменника с охлаждающим агентом, трубки которого расположены рядами один над другим со смещением в шахматном порядке, устройство разгрузки карбонизата из корпуса выполнено в виде шлюза, состоящего из двух шиберов, каждый из которых образован двумя параллельно расположенными решетками, верхняя из которых неподвижная, а нижняя – подвижная, устройство вывода синтез-газа выполнено в виде решетки из уголка, обращенного ребром вверх, полости которого соединены с выходным коллектором газа.1. A solid fuel gasifier, characterized in that it includes a housing equipped with a water jacket for liquid cooling, a solid fuel loading device, a blast air supply device, a synthesis gas output device and a carbonizate unloading device, while the blast air supply device is located in the layer fuel along the entire section of the body above the combustion front and is made in the form of a grate from a corner facing upward, and the blast air inlets are located along the perimeter of the body, below the recovery zone in the carbonizate layer, a cooler is mounted, made in the form of a tubular heat exchanger with a cooling agent, the tubes of which are located in rows one above the other with a staggered displacement, the device for unloading carbonizate from the body is made in the form of a sluice, consisting of two gates, each of which is formed by two parallel grids, the upper one of which is fixed, and the lower one is movable, the synthesis gas outlet device is made in the form of a lattice from a corner facing upward, the cavities of which are connected to the outlet gas manifold. 2. Газификатор по п. 1, отличающийся тем, что корпус реактора выполнен из конструкционной углеродистой стали.2. A gasifier according to claim 1, characterized in that the reactor vessel is made of structural carbon steel. 3. Газификатор по п. 1, отличающийся тем, что устройство загрузки выполнено в виде люка, оснащенного лопастным шлюзовым питателем и датчиком контроля уровня топлива. 3. The gasifier according to claim 1, characterized in that the loading device is made in the form of a hatch equipped with a paddle sluice feeder and a fuel level control sensor. 4. Газификатор по п. 1, отличающийся тем, что корпус реактора выполнен с конусным днищем, в вершине которого смонтирован лопастный шлюзовой питатель, связанный со спиральным транспортером карбонизата.4. The gasifier according to claim 1, characterized in that the reactor vessel is made with a conical bottom, at the top of which is mounted a vane sluice feeder connected to a spiral conveyor of carbonizate. 5. Газификатор по п. 1, отличающийся тем, что решетки из уголка для подвода дутьевого газа и вывода синтез–газа выполнены из стального уголка, ширина планки которого не менее 75 мм.5. The gasifier according to claim 1, characterized in that the grids from the corner for the supply of blast gas and the outlet of synthesis gas are made of a steel corner, the width of the strip of which is not less than 75 mm.
RU2021116036A 2021-06-03 2021-06-03 Solid fuel gasifier RU2761240C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021116036A RU2761240C1 (en) 2021-06-03 2021-06-03 Solid fuel gasifier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021116036A RU2761240C1 (en) 2021-06-03 2021-06-03 Solid fuel gasifier

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2761240C1 true RU2761240C1 (en) 2021-12-06

Family

ID=79174425

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021116036A RU2761240C1 (en) 2021-06-03 2021-06-03 Solid fuel gasifier

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2761240C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU220565U1 (en) * 2023-05-01 2023-09-21 Виктор Николаевич Стародубцев Direct heating reactor

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4883499A (en) * 1988-05-06 1989-11-28 Beierle Frederick P Process adapted to produce synthesis gas and activated carbon from organic input material
RU2299901C2 (en) * 2005-07-27 2007-05-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Сибтермо" Solid fuel reprocessing device
RU2315083C2 (en) * 2006-01-30 2008-01-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "Салют" Solid fuel gasifier
RU136800U1 (en) * 2013-05-15 2014-01-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) SOLID FUEL GASIFIER
RU2513928C1 (en) * 2012-09-10 2014-04-20 Сергей Геннадьевич Баякин Sandwiched gasifier of continuous action
RU2582986C1 (en) * 2014-03-12 2016-04-27 Общество с ограниченной ответственностью "Центр Соя" Gas generator recycling plant and fuel pellets therefor
RU2733777C2 (en) * 2018-11-28 2020-10-06 Общество с ограниченной ответственностью "Альтернативные Тепловые Технологии" (ООО АТТ) Method of producing combustible gas free from pyrolysis resins during condensed fuel gasification and device for implementation thereof

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4883499A (en) * 1988-05-06 1989-11-28 Beierle Frederick P Process adapted to produce synthesis gas and activated carbon from organic input material
RU2299901C2 (en) * 2005-07-27 2007-05-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Сибтермо" Solid fuel reprocessing device
RU2315083C2 (en) * 2006-01-30 2008-01-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "Салют" Solid fuel gasifier
RU2513928C1 (en) * 2012-09-10 2014-04-20 Сергей Геннадьевич Баякин Sandwiched gasifier of continuous action
RU136800U1 (en) * 2013-05-15 2014-01-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) SOLID FUEL GASIFIER
RU2582986C1 (en) * 2014-03-12 2016-04-27 Общество с ограниченной ответственностью "Центр Соя" Gas generator recycling plant and fuel pellets therefor
RU2733777C2 (en) * 2018-11-28 2020-10-06 Общество с ограниченной ответственностью "Альтернативные Тепловые Технологии" (ООО АТТ) Method of producing combustible gas free from pyrolysis resins during condensed fuel gasification and device for implementation thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU220565U1 (en) * 2023-05-01 2023-09-21 Виктор Николаевич Стародубцев Direct heating reactor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6941879B2 (en) Process and gas generator for generating fuel gas
US9587186B2 (en) Pressurized gasification apparatus to convert coal or other carbonaceous material to gas while producing a minimum amount of tar
RU2544669C1 (en) Method for processing combustible carbon- and/or hydrocarbon-containing products, and reactor for implementing it
RU2393200C2 (en) Method of thermal treatment of solid organic wastes and plant to this end
RU2084493C1 (en) Method of gasifying solid fuel, method and apparatus for gasifying coal
AU2018341803A1 (en) Biomass gasification device
RU2380395C1 (en) Method of pyrolysis processing of bio-mass producing high calorie gaseous and liquid fuel and hydrocarbon materials
US20100107494A1 (en) Method and installation for variable power gasification of combustible materials
RU2668447C1 (en) Method of gasification of solid fuel and device for its implementation
RU2662440C1 (en) Method of gasification of solid fuel and device for its implementation
RU2663144C1 (en) Method of gasification of solid fuel and device for its implementation
CN101850967B (en) Integrated device and method for preparing activated carbon by using organic wastes
RU2761240C1 (en) Solid fuel gasifier
WO2011057040A2 (en) Direct-fired pressurized continuous coking
RU2703617C1 (en) Reactor for processing solid fuel to produce combustible gas
CN104910967A (en) Clean and high-efficiency gasification device
EA008111B1 (en) Device for processing solid fuel
RU2225429C1 (en) Experimental gas generating plant with gas-vapor blast operating with use of fire wood or peat fuel
RU2657042C2 (en) Method for producing a combustible gas from a solid fuel and reactor for its implementation
RU136800U1 (en) SOLID FUEL GASIFIER
US11661560B2 (en) Waste-to-energy conversion system
CN208430101U (en) A kind of gas generator
RU55775U1 (en) GAS GENERATOR
CN112210406B (en) Grate-free downdraft biomass particle pyrolysis furnace
CA2723792A1 (en) A system comprising the gasification of fossil fuels to process unconventional oil sources