close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY4132

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 4132
(13)
C1
(51)
(12)
7
C 10J 3/20,
F 23B 1/38
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
(21) Номер заявки: 970550
(22) 1997.10.21
(46) 2001.12.30
ГАЗОГЕНЕРАТОР ДЛЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА
(71) Заявитель: Институт
проблем
энергетики
Национальной академии наук Беларуси (BY)
(72) Авторы: Буслов В.А., Куликов И.С., Фалюшин
П.Л. (BY)
(73) Патентообладатель: Институт проблем энергетики
Национальной академии наук Беларуси (BY)
(57)
1. Газогенератор для твердого топлива, содержащий корпус с футеровкой и топочной дверцей, бункер
для топлива с загрузочным люком, камеру для золы с дверцей для ее удаления, устройство для подачи и регулирования количества первичного воздуха, установленный внутри корпуса рассекатель, под которым расположено отверстие для отвода газов со вставленной в него жаровой трубой с устройством для подачи и регулирования количества вторичного воздуха и подвижную с возможностью подъема и опускания
колосниковую решетку, отличающийся тем, что рассекатель и колосниковая решетка выполнены с поворотными лопастями, установленными на осях, которые параллельны оси жаровой трубы.
2. Газогенератор по п. 1, отличающийся тем, что поворотные лопасти рассекателя выполнены с отверстиями.
Фиг. 1
3. Газогенератор по п. 1, отличающийся тем, что устройство для подачи и регулирования количества
первичного воздуха выполнено в виде каналов между футеровкой и корпусом, имеющим в верхней части отверстия, перекрываемые пластинами.
BY 4132 C1
4. Газогенератор по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен приспособлением для загрузки бункера,
выполненным в виде кассеты.
(56)
Проспект фирмы HERBST GROUP “THE HERBST GRASMISER”, KILPOOLE HILL, WICKLOW,
IRELAND, июнь, 1985.
SU 951001 A, 1980.
Настоящее изобретение относится к устройствам для получения горючих газов из твердых топлив и может
быть использовано для газификации твердого топлива - угля, торфа, дров, горючих отходов промышленного и
сельскохозяйственного производства в установках для отопления помещений, подогрева воды и воздуха, сушки
древесины, зерна, топлив и других целей.
Известен шахтный газогенератор Пинча, содержащий корпус с внутренней футеровкой, ступенчатые решетки и сводчатый рассекатель слоя топлива, под которым расположено отверстие для отвода газа. В нижней части газогенератора установлены зольниковые дверцы и имеются отверстия для подачи атмосферного
воздуха. Сверху газогенератора установлены люки для загрузки топлива [1].
Газогенератор работает следующим образом. Загрузка топлива производится через загрузочные люки.
Воздух поступает через отверстия, расположенные под решетками. Удаление золы и очистка решеток производится через зольниковые дверцы.
Однако конструкция газогенератора Пинча не обеспечивает регулирования количества топлива, участвующего в процессе газификации. В нем не предусмотрена возможность разрушения зависшего слоя топлива между внутренними стенками и сводчатым рассекателем.
Существенным недостатком газогенератора Пинча является то, что в нем отсутствует в случае необходимости возможность прекращения подачи топлива в зону горения и он не может работать на различных по
крупности топливах.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является газогенератор фирмы Herbst, в основу которого заложен газогенератор конструкции Пинча [2].
Газогенератор фирмы Herbst содержит корпус с внутренней футеровкой, подвижную с возможностью подъема-опускания колосниковую решетку с кулачковым механизмом подъема-опускания, топочную дверцу, шарнирно установленную за дверцей поворотную шторку, нижний край которой опирается на колосниковую решетку. Внутри верхней части корпуса установлен сводчатый рассекатель, под которым расположено отверстие
для отвода газа со вставленной в него жаровой трубой. Жаровая труба снабжена поворотной крышкойклапаном для подачи вторичного воздуха. На корпусе газогенератора установлен бункер с загрузочным люком.
Возможность подъема-опускания колосниковой решетки позволяет регулировать в некоторых пределах
производительность газогенератора за счет изменения высоты слоя топлива, находящегося над колосниковой решеткой.
Известный газогенератор работает следующим образом. Загрузка топлива в бункер осуществляется через
загрузочный люк. Слой топлива удерживается рассекателем. Растопка газогенератора осуществляется через
топочную дверцу. Для розжига могут быть использованы сухие дрова, щепа и другие горючие материалы,
которые укладываются на колосниковую решетку. После розжига топочная дверца закрывается, а подача
воздуха под тягой осуществляется через дверцу, которой регулируется количество подаваемого первичного
воздуха.
Сжигание газа осуществляется в жаровой трубе, куда подается вторичный воздух. Далее раскаленный газ
поступает в теплообменник. Отдав тепло, газ через дымовую трубу выбрасывается в атмосферу. По мере
сгорания топливо опускается вниз и через определенный промежуток времени производится загрузка следующей порции топлива.
Производительность газогенератора (выход тепла) регулируется посредством изменения количества подаваемого первичного и вторичного воздуха и тяги, а также за счет изменения высоты слоя топлива на подвижной решетке путем подъема-опускания ее.
Недостатком конструкции известного газогенератора является то, что он не может работать на различных
по крупности топливах, в частности на стандартных дровах (размер 500 × 70 × 50 мм), вследствие зависания
в процессе газификации. Это ограничивает возможность более широкого применения газогенераторов этого
типа. Кроме того, площадь колосниковой решетки под сводчатым рассекателем топлива при этом полностью
не используется. Горение и газификация топлива происходит только на 80 % площади решетки. Часть тепла
(2-4 %) в процессе эксплуатации теряется за счет нагревания внешней поверхности корпуса установки. Отсутствует возможность оперативного устранения зависания топлива. Ограничена зона подсушки и полукоксования топлива, что отрицательно сказывается на процессе газификации, теплоте сгорания газа и соответственно на коэффициенте полезного действия.
2
BY 4132 C1
Задачей настоящего изобретения является повышение производительности газогенератора и эффективности газификации, обеспечение возможности использования кроме мелкозернистого топлива также стандартных дров как
наиболее распространенного вида местного твердого топлива.
Поставленная задача решается тем, что известный газогенератор для твердого топлива, содержащий корпус
с футеровкой и топочной дверцей, бункер для топлива с загрузочным люком, камеру для золы с дверцей для ее
удаления, устройство для подачи и регулирования количества первичного воздуха, установленный внутри корпуса рассекатель, под которым расположено отверстие для отвода газов со вставленной в него жаровой трубой
с устройством для подачи и регулирования количества вторичного воздуха и подвижную, с возможностью
подъема и опускания, колосниковую решетку, отличающийся тем, что рассекатель и колосниковая решетка выполнены с поворотными лопастями, установленными на осях, которые параллельны оси жаровой трубы, поворотные лопасти рассекателя выполнены с отверстиями, устройство для подачи и регулирования количества
первичного воздуха выполнено в виде каналов между футеровкой и корпусом, имеющим в верхней части отверстия, перекрываемые пластинами.
Наличие поворотных лопастей у колосниковой решетки и рассекателя топлива позволяет регулировать в
широких пределах производительность газогенератора.
Наклон поворотных лопастей колосниковой решетки по отношению к горизонтальной плоскости под определенным углом обеспечивает заполнение топливом всей площади решетки и дает возможность повысить
производительность газогенератора на 15 %.
Поворотные лопасти рассекателя топлива в зависимости от величины угла между ними позволяют не
только изменить скорость поступления топлива на колосниковую решетку, но и оперативно устранять его
зависание между стенкой камеры газификации и рассекателем.
Наличие отверстий на поворотных лопастях рассекателя позволяет:
интенсифицировать процесс термического разложения в зоне полукоксования в слое топлива на границе
с поверхностью лопастей и газогенерации с образованием оксида углерода в результате повышения реакционной способности кокса в активном слое;
увеличить в составе генераторного газа концентрацию углеводородов, обладающих высокой теплотой
сгорания.
Все это приводит к повышению температуры факела горения в жаровой трубе на 50-100 °С и соответственно коэффициента полезного действия процесса газификации.
Устройство для подачи и регулирования количества первичного воздуха, выполненное в виде каналов
между футеровкой и корпусом, имеющими в верхней части отверстия, перекрываемые пластинами, позволяет проводить подогрев дутья, снизить потери тепла (на 2-3 %) и повысить эффективность газогенераторного
процесса.
Преимущество загрузки крупнокускового топлива (дров) в бункер газогенератора с помощью кассет состоит в том, что при этом устраняется перекос и зависание топлива при опускании из бункера на колосниковую решетку и придается устойчивость технологическому процессу газификации.
Таким образом, в результате предложенных изменений в конструкцию газогенератора, теплопроизводительность его увеличивается на 15 %, обеспечивается возможность использования кроме мелкозернистого и
крупнокускового топлива стандартных дров, а коэффициент полезного действия процесса газификации повышается с 0,90 до 0,93.
На фиг. 1 схематически представлен предложенный газогенератор, на фиг. 2 - разрез А-А, на фиг. 3 - вид
по стрелке Б, на фиг. 4 - разрез В-В, на фиг. 5 - схематически представлена кассета для введения в бункер.
Газогенератор содержит корпус 1 с футеровкой 2 и подвижную с возможностью опускания на фиксированную величину колосниковую решетку 3, выполненную с поворотными лопастями 4, соединенную осью 5
и опирающуюся на кулачки 6, установленные жестко на оси 7, имеющей рычаги 8 для поворота кулачков 6,
изменяющих угол наклона лопастей 4 колосниковой решетки 3. В свободные отверстия корпуса 1, предназначенные для установки на различную высоту осей 5 и 7, установлены заглушки 9. На передней стенке газогенератора установлена горловина 10 с дверцей 11 для розжига газогенератора и очистки колосниковой
решетки. Над колосниковой решеткой на оси 12 установлен рассекатель 13, выполненный с поворотными
лопастями 14, имеющими на боковой поверхности отверстия 15. Лопасти 14 опираются на кулачки 16, жестко установленные на оси 17, имеющей рычаги 18 для поворота кулачков 16, изменяющих угол наклона лопастей 14 рассекателя 13. Под рассекателем 13 расположено отверстие 19 для отвода газов со вставленной в
него жаровой трубой 20, покрытой слоем теплоизоляции 21 и оснащенной устройством 22 для подвода и регулирования количества вторичного воздуха. Устройство 23 для подачи и регулирования количества первичного воздуха выполнено в виде каналов 24 между футеровкой и корпусом 1, имеющим в верхней части отверстия 25, перекрываемые пластинами 26. В нижней части газогенератора установлен зольник 27 с
крышкой 28 для удаления золы. В верхней части газогенератора установлен бункер 29 для топлива с загрузочным люком 30. Загрузка бункера 29 осуществляется с помощью кассет 31, выполненных в виде боковых
стенок 32 и шарнирно закрепленных на них поворотных лопастей 33 днища, опирающихся на фиксаторы 34
3
BY 4132 C1
рычагов 35, оснащенных ручками 36. В зависимости от вида топлива боковые стенки 32 и поворотные лопасти 33 днища могут быть выполнены решетчатыми или в виде пластин.
Предложенный газогенератор работает следующим образом. Ось 5 колосниковой решетки 3 и оси 7 кулачков 6 устанавливаются в положение, необходимое для данного вида топлива, и поворотом рычагов 8 устанавливается заданный угол наклона лопастей 4. Свободные отверстия на передней стенке корпуса 1 закрываются заглушками 9 для предотвращения подсоса воздуха. Поворотные лопасти 14 рассекателя 13
подводятся вплотную к футеровке 2 корпуса 1, полностью перекрывая прямоугольные каналы для подачи
топлива на колосниковую решетку 3. Затем через люк 30 бункера 29 с помощью кассет 31 бункер заполняется топливом и плотно закрывается. Кассета 31 заполняется топливом, ручки 36 разводятся в стороны и фиксаторы 34 удерживают поворотные лопасти 33 днища. После введения кассеты 31 в бункер 29 ручки сводятся внутрь и фиксаторы 34 освобождают поворотные лопасти 33 днища, происходит загрузка топлива. Розжиг
газогенератора осуществляется через дверцу 11 горловины 10. После загорания растопочного материала на
колосниковой решетке 3 дверца 11 плотно закрывается. Затем поворотные лопасти 14 рассекателя 13 посредством рычага 18 плавно опускаются в нужное положение и на колосниковую решетку 3 начинает подаваться топливо из бункера 29. Первичный воздух через устройство 23 под действием тяги подается через каналы 24 под колосниковую решетку 3 и проходит через слой растопочного материала и основного топлива,
обеспечивая их интенсивное горение, т.е. соединение кислорода (О2), содержащегося в воздухе, с горючими
частями топлива, главным образом с углеродом (С). В результате горения топлива получается диоксид углерода (С + О2 = СО2). В этой зоне, называемой зоной горения, кислород воздуха полностью расходуется. При
этом происходит значительное выделение тепла. Температура в зоне горения достигает 1000-1100 °С.
Получающиеся продукты горения и пары проходят через слой кокса. Здесь под действием раскаленной
поверхности негорючий СО2 превращается в горючий оксид углерода (СО) по реакции СО2 + С = 2СО. В
этой зоне происходит и разложение водяных паров, в результате чего получается также водород (Н2) и оксид
углерода по реакции Н2О + С = СО + Н2 или при недостаточной температуре водород и диоксид углерода
2Н2О + С = 2Н2 + СО2. В состав горючего газа входит небольшое количество метана и др. углеводородов.
Зона горения и восстановления вместе образуют активную зону газификации или активный слой топлива.
Из активной зоны газы через отверстие 19 поступают в жаровую трубу 20, где происходит их сжигание, для чего в жаровую трубу через устройство 22 подается вторичный атмосферный воздух.
В расположенном над зоной горения и восстановления слое топлива происходит процесс сухой перегонки, в результате которого из топлива выделяются газообразные и парообразные продукты, а само топливо
превращается в кокс.
Над зоной сухой перегонки находится зона подсушки.
Образующиеся продукты сухой перегонки (смолы, кислоты), проходя через активный слой топлива, подвергаются крекинг-процессу (разлагаются с выделением горючих газов) и не вызывают засмоления деталей установки,
т.е. при этом обеспечивается получение бессмольного газа.
Отдав тепло, газы выбрасываются через дымовую трубу в атмосферу. По мере сгорания столб топлива
постепенно опускается вниз и после выгорания через определенный промежуток времени производится загрузка следующей порции топлива.
Производительность газогенератора (выход тепла) регулируется изменением количества топлива, участвующего в процессе. Это осуществляется путем подъема-опускания колосниковой решетки 3 и поворотом
лопастей 14. Интенсивность процесса регулируется изменением подачи первичного воздуха посредством
устройства 23, вторичного воздуха посредством устройства 22 и заслонки дымовой трубы (на фиг. не показана).
При необходимости быстрого прекращения подачи тепла в теплообменник поворотные лопасти 14 поворачиваются до упора в футеровку 2, в результате чего прекращается подача топлива из бункера в активную
зону. Плотно закрывается пластина 26 устройства 23 для подачи первичного воздуха.
Наличие поворотных лопастей 14 расширяет возможность использования различных по крупности топлив путем изменения ширины канала между рассекателем и футеровкой 2.
Интенсивность газификации реализуется за счет дополнительной подсушки топлива и увеличения доли
газов термического разложения, образующихся при контакте топлива с рассекателем с поворотными пластинами.
Предложенный газогенератор является простым и дешевым устройством. Использование его позволит во многих
случаях заменить дорогое и дефицитное привозное топливо (нефть, газ, мазут, уголь и др.) местными дешевыми низкосортными горючими материалами (дрова, древесные отходы, торф, горючие отходы промышленного и сельскохозяйственного производства), сократить потребление электроэнергии и дорогостоящих жидких и газообразных (природный газ) энергоносителей.
Газогенератор позволит сжигать местные виды топлив и другие горючие материалы с высокой тепловой эффективностью и существенно снизить количество загрязняющих выбросов в атмосферу по сравнению с существующими в настоящее время устройствами для прямого сжигания.
4
BY 4132 C1
Источники информации:
1. Рамбуш Н.Э. Газогенераторы: пер. с англ. - М.; Л.: ГОНТИ, 1939. - С. 270.
2. Проспект фирмы Herbst GRUP. The Herbst Crasmiser Kilpoole Hill, Wicklow Ireland (прототип).
Фиг. 2
Фиг. 3
Фиг. 4
Фиг. 5
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
166 Кб
Теги
by4132, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа