Спосіб термічної газифікації твердого палива

1. Спосіб термічної газифікації твердого палива, за яким подають тверде паливо у верхню частину вертикального корпусу газифікатора та окисник у зони газифікації за допомогою засобів подачі окисника, який відрізняється тим, що одночасно в корпусі газифікатора створюють зону оберненого процесу газифікації шляхом подачі окисника в центральну частину газифікатора та створюють зону прямого процесу газифікації шляхом подачі окисника у нижню частину газифікатора, причому окисник з верхньої межі зони оберненої газифікації та з нижньої межі зони прямої газифікації подають від центра до периферії поперечного перерізу корпусу газифікатора, при цьому відведення генераторного газу здійснюють з зони, розташованої між U 2 33586 1 3 33586 4 отриманий генераторний газ без наступного його Поставлена задача досягається тим, що в оброблення, використовуючи складні системи способі газифікації твердого палива, за яким поочистки з каталітичним розчепленням смол. дають тверде паливо у верхню частину вертикаТакож відомий спосіб термічної газифікації за льного корпуса газифікатора та окислювач у зони схемою оберненого процесу утворення газу в гагазифікації за допомогою засобів подачі окислюзифікаторів, в якому подають паливо з верхньої вача, згідно з корисною моделлю, одночасно в частини вертикального корпуса газифікатора та корпусі газифікатора створюють зону оберненого окислювач в середню частину корпуса газифікатопроцесу газифікації шляхом подачі окислювача в ра за допомогою засобів подачі окислювача. Вицентральну частину газифікатора та створюють далення генераторного газу здійснюють з зони, зону прямого процесу газифікації шляхом подачі яка розташована нижче зони оберненої газифікації окислювача у нижню частину газифікатора, при[Ми хеев В.П. Газовое топливо и его сжигание, чому окислювач з верхньої межі зони оберненої «НЕДРА», Л., 1966., стор.108, 111]. газифікації та з нижньої межі зони прямої газифіНедоліком цього способу є менша продуктивкації подають від центру до периферії поперечного ність отримання генераторного газу в порівнянні з перерізу корпуса газифікатора, при цьому відвепрямим процесом, а також вимога до малого вмісдення генераторного газу здійснюють з зони, розту вологи в паливі, що робить необхідною попереташованої між зоною оберненої газифікації та зодню підсушку перед процесом газифікації. Зазнаною прямої газифікації. чені обставини підвищують собівартість За цим способом можливо, що: отримання генераторного газу. - окислювач подають в зони газифікації через Також відомо спосіб термічної газифікації, за створення розрідження в газовідвідній трубі або яким подають паливо у середню частину вертикачерез створення надлишкового тиску окислювача; льного корпуса газифікатора та окислювач у горін- окислювач подають в зони газифікації через ня газифікатора за допомогою засобів подачі окистворення розрідження в газовідвідній трубі та слювача. У відомому газифікаторі використовують через створення надлишкового тиску окислювача; прямий спосіб газифікації палива. Для підвищення - при подачі окислювача з верхньої межі зони виходу газів окислювач подають у три різні зони оберненої газифікації та з нижньої межі зони прянижню, середню та верхню, які відрізняються між мої газифікації додатково здійснюють завихрення собою розміром часток палива, яке газифікують. окислювача в площині поперечного перерізу корВідведення генераторного газу здійснюють через пуса газифікатора; верхню частину газифікатора. При цьому додатко- при подачі окислювача від центру до периво здійснюють підведення рідкого, газоподібного ферії здійснюють обертання засобів подачі окисабо пилоподібного палива в зону горіння газифікалювача відносно вертикальної вісі корпуса газифітора [а.с. СРСР №959632, опубліковане катора; 15.09.1982р., бюл. №34, МПК: C10J3/00]. - під час обертання засобів подачі окислювача Цей спосіб також має недоліки прямого спосовидаляють золу; бу газифікації. При цьому утворення послідовно - в якості окислювача використовують повітря розташованих трьох зон газифікації за рахунок або водоповітряну суміш або пароповітряну суміш; підведення в кожну з них окислювача та введення - підігрівають окислювач перед подачею від в зону горіння газифікатора додаткового палива центру до периферії. Між сукупністю ознак корисускладнює реалізацію способу. ної моделі та технічним результатом, що досягаЗа найближчий аналог прийнято спосіб газифіється, існує наступний причинно-наслідковий зв'якації твердого палива, що реалізується за допомозок. гою газифікатора подвійного окислення. Вказаний Подача окислювача одночасно з верхньої межі спосіб характеризується подачею твердого палива зони оберненої газифікації та з нижньої межі зони у вер хню частину вертикального корпуса газифікапрямої газифікації та проходження твердого палитора та окислювача у зони газифікації за допомова послідовно через зону оберненої газифікації до гою засобу подачі окислювача. В корпусі газифіказони прямої газифікації дозволяє створити в об'ємі тора створюють щонайменше дві зони окислення корпуса газифікатора одночасне проходження за оберненим процесом газифікації. Окислювач оберненого та прямого процесів газифікації палиподають як від центру до периферії, так і з перива. За рахунок того, що рух палива та рух продукферії до центру поперечного перерізу корпуса гатів газифікації співпадають - зверху донизу, то в зифікатора. Видалення генераторного газу здійссередній частині газифікатора відбувається обернюють з зони, яка розташована нижче зон нений процес газифікації. В зоні горіння (зоні погазифікації [патент України №78669, опубліковадачі окислювача) зони оберненої газифікації відний 10.04.2007р., МПК: C10J 3/02]. буваються наступні хімічні реакції: Недоліком найближчого аналога є те, що опиС+О2=СO2 саний спосіб не дозволяє підвищити отримання 2H2+O2=2H2O. генераторного газу та ступінь його очищення, а При цьому виділяється велика кількість тепла. також знизити собівартість отримання генераторПобічними продуктами реакції окислення є утвоного газу. рення смол та інших продуктів, які можуть в подаВ основу корисної моделі поставлена задача льшому конденсуватися в низькотемпературних створення в корпусі газифікатор умов для одночачастинах газифікатора та перетворення їх на піросного здійснення в одному об'ємі двох процесів лізні смоли. газифікації палива: прямого та оберненого. По мірі взаємодії окислювача з паливом реакція утворення СО2 уповільнюється. При цьому на 5 33586 6 межі зон горіння та зони відновлювання зони обеотрути - окису вуглецю (CO), який є одним з прорненої газифікації, яка розташована нижче зони дуктів газифікації палива, в систему подачі палива. горіння, переважають процеси неповного окисленДодаткове завихрення окислювача при його ня вуглецю та відновлювальні процеси: подачі у зони газифікації дозволяє отримати стійку С+СO2=2СО масу розпеченого вуглецю навколо засобів подачі С+Н2O=СО+Н2 окислювача та тим самим інтенсифікувати процеСО+Н2=СО+Н2О си окислення та відновлення. С+2Н2=СН4 За допомогою обертання засобів подачі окисС+3Н2=СН4+Н2O. лювача відносно вертикальної вісі корпуса газифіТобто СО2 та водяна пара, як продукти реакції катора покращують змішування окислювача з паокислення та внутрішньої вологи палива, відновливом, що також дозволяє інтенсифікувати люються в СО та Н2, а вивільнений кисень O2 процеси окислення та відновлення. вступає в реакцію з вуглецем палива. Так як реакВидалення золи під час обертання засобів поції відновлення протікають з поглинанням тепла, дачі окислювача дозволяє спростити конструкцію то температура продуктів газифікації значно знигазифікатора, в якому може бути реалізований жується при проходженні крізь шар палива, яке даний спосіб, а також здійснити охолодження золи поступає. та підігрів потоку окислювача, який подається чеПродукти газифікації, а саме охолоджений герез внутрішній нижній розподільник потоків окиснераторний газ, залишки палива, яке не вступило лювача, за рахунок конвекції між ними. в реакцію, та зола потрапляють в реакційну зону, Здійснення попереднього підігріву окислювача яка розташована нижче зони відновлення зони при його подачі від центру до периферії дозволяє оберненої газифікації. В цій зоні вуглець з залишзбільшити температуру горіння в зоні горіння, що ків палива адсорбує хімічні речовини, які не проспрощує вимоги до системи подачі окислювача, реагували в зоні горіння зони оберненої газифіказменшує енерговитрати на проведення процесу ції, утворюючі вуглецеву масу. Генераторний газ газифікації взагалі. після зони відновлення зони оберненої газифікації Для пояснення суті корисної моделі нижче нанадходить до зони видалення генераторного газу, ведено приклад реалізації способу газифікації яка розташована між зоною оберненої газифікації твердого палива. Наведений приклад конкретного та зоною прямої газифікації. здійснення способу ніяким чином не обмежують В зоні прямої газифікації відбуваються наступобсяг домагань, викладений у формулі, а тільки ні процеси: пояснюють суть корисної моделі. - газифікація палива при первинному завантаЗа заявленим способом здійснюють наступну женні в корпус газифікатора; послідовність дій. - газифікація вуглецевої маси та золи, які поТверде паливо (в якості якого можуть бути детрапили після реакційної зони. рев'яні тріска або гранули, обпилювання, рослинна Генераторний газ, пройшовши відновлювальбіомаса: лузга соняшника, стрижені кукурудзяних ну зону зони прямої газифікації, надходить зону початків та таке інше) подають за допомогою завидалення генераторного газу, де змішується з собу подачі палива до паливного відсіку. Подачу генераторним газом, отриманим після газифікації у здійснюють до заповнення внутрішнього об'єму зоні оберненої газифікації, після чого суміш генекорпуса до верхньої межі паливного відсіку. раторних газів з обох зон газифікації видаляється За допомогою засобу створення розрідження, з газифікатора за допомогою створення розріз'єднаного з засобом видалення генераторного дження в корпусі. Як варіант, в газифікаторах вегазу, створюють розрідження у вн утрішній порожликої потужності додатково до розрідження ствонині корпуса. рюють надлишковий тиск окислювача при його Після цього запалюють паливо в зоні горіння подачі, що забезпечує стабільні та достатні за зони оберненого процесу газифікації. За рахунок розміром зони горіння в обох зонах газифікації. створення розрядження або за допомогою ствоПодача окислювача від центру до периферії рення додаткового тиску окислювача здійснюється поперечного перерізу газифікатора дозволяє всмоктування окислювача у вн утрішній простір отримати стійкий процес спалювання твердого корпуса через отвір. Таким чином, утворюється палива в зоні горіння обох процесів газифікації. початкове ядро горіння в зоні оберненої газифікаВідведення генераторного газу з реакційної ції. Потім аналогічно запалюють паливо, утворююзони, яка розташована між зонами оберненої та чі початкове ядро горіння в зоні прямої газифікації. прямої газифікації, дозволяє суттєво знизити в Після чого за допомогою засобів подачі окисньому вміст смол та вуглеводнів, які сконденсувалювача одночасно подають окислювач до зони лися, що покращує споживчі характеристики газу оберненої газифікації та до зони прямої газифіката дозволяє уникнути осадження смол та інших ції. Подачу окислювача здійснюють від центру до домішок на стінках корпуса та інших складових периферії поперечного перерізу корпуса. Таким частинах газифікатора. чином, в центральній частині газифікатора та в Створення розрідження у внутрішньому об'ємі нижній частині газифікатора протікає стабільна корпуса газифікатора дозволяє спростити подачу реакція окислювання за рахунок взаємодії між поокислювача до зон горіння обох процесів газифіверхнею вуглецю та окислювачем з утворенням кації, а також спростити вимоги до розміщення продуктів газифікації та великим виділенням тепгазифікатора в закритих приміщеннях та вимоги до ла. Тобто утворюються зона горіння зони обернезасобів подачі палива та засобів видалення золи ної газифікації та зона горіння прямої зони газифіза рахунок запобігання потрапляння сильнодіючої кації. 7 33586 8 При подачі окислювача здійснюють обертання При необхідності окислювач підігрівають шлятрубопроводу та засобів подачі окислювача нахом подачі окислювача спочатку до засобу підігрівколо вертикальної вісі корпуса газифікатора. ву, який може бути реалізований, наприклад, як Продукти газифікації з кожної з зон горіння теплообмінник, де окислювач виступає в якості проходять зони відновлення обох зон газифікації теплоносія, а потім до трубопроводу та сполучета попадають в простір між зонами відновлення. них з ним засобів подачі окислювача. Далі генераторний газ з кожної з зон відновлення Запропонований спосіб газифікації твердого надходить до зони, розташованої між зонами пряпалива забезпечує стабільне проходження процемої та оберненої газифікації, перемішується та за сів прямої та оберненої газифікації в одному внутрахунок створення розрідження в корпусі видалярішньому об'ємі газифікатора, спрощує вимоги до ється з газифікатора. розташування газифікатора та до систем подачі Золу, яка потрапляє в нижню частину корпуса палива, що дозволяє отримати генераторний газ з газифікатора, видаляють за допомогою обертання мінімальним вмістом піролізних смол, збільшити трубопроводу. кількість генераторного газу на виході з газифікаПаливо подають знов, коли його рівень буде тората зменшити вимоги до видів та вологості нижчим за рівень верхньої межі паливного відсіку. палива. Комп’ютерна в ерстка В. Мацело Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601