Спосіб термічної газифікації твердого палива

1. Спосіб термічної газифікації твердого палива, за яким подають 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 нижньої межі зони прямої газифікації подають від центра до периферії поперечного перерізу корпусу газифікатора, а окисник з верхньої межі зони оберненої газифікації подають як від центра до периферії, так і від периферії до центра поперечного перерізу корпусу газифікатора, при цьому відведення генераторного газу здійснюють з зони, розташованої між зоною оберненої газифікації та зоною прямої газифікації. U 2 (19) 1 3 33588 4 генераторного газу здійснюють з зони, яка розтагазу та ступінь його очищення, а також знизити шована вище зони прямої газифікації [Михеев В.П. собівартість отримання генераторного газу. Газовое топливо и его сжигание, «НЕДРА», Л., В основу корисної моделі поставлена задача 1966, стор. 97,98]. створення в корпусі газифікатор умов для одночаНедоліком відомого способу є те, що отримасного здійснення в одному об'ємі двох процесів ний за цим способом генераторний газ має велигазифікації палива: прямого та оберненого. кий вміст смоли та вуглеводнів, що сконденсуваПоставлена задача вирішується тим, що в лися. Ця обставина не дозволяє використовувати способі газифікації твердого палива, за яким поотриманий генераторний газ без наступного його дають паливо у верхню частин у вертикального оброблення, використовуючи складні системи корпуса газифікатора та окислювач у зони газифіочистки з каталітичним розчепленням смол. кації за допомогою засобів подачі окислювача, Також відомий спосіб термічної газифікації за згідно з корисною моделлю, одночасно в корпусі схемою оберненого процесу утворення газу в гагазифікатора створюють зону оберненого процесу зифікаторів, в якому подають паливо з верхньої газифікації шляхом подачі окислювача в центрачастини вертикального корпуса газифікатора та льну частину газифікатора та створюють зону окислювач в середню частину корпуса газифікатопрямого процесу газифікації шляхом подачі окисра за допомогою засобів подачі окислювача. Вилювача у нижню частину газифікатора, причому далення генераторного газу здійснюють з зони, окислювач з нижньої межі зони прямої газифікації яка розташована нижче зони оберненої газифікації подають від центру до периферії поперечного пе[Ми хеев В.П. Газовое топливо и его сжигание, рерізу корпуса газифікатора, а окислювач з верх«НЕДРА», Л., 1966., стор.108, 111]. ньої межі зони оберненої газифікації подають як Недоліком цього способу є менша продуктиввід центру до периферії, так і від периферії до ність отримання генераторного газу в порівнянні з центру поперечного перерізу корпуса газифікатопрямим процесом, а також вимога до малого вмісра, при цьому відведення генераторного газу здійту вологи в паливі, що робить необхідною попереснюють з зони, розташованої між зоною оберненої дню підсушку перед процесом газифікації. Зазнагазифікації та зоною прямої газифікації. чені обставини підвищують собівартість За цим способом можливо, що: отримання генераторного газу. - окислювач з верхньої межі зони оберненої Також відомо спосіб термічної газифікації, за газифікації подають з більшою швидкістю від пеяким подають паливо у середню частину вертикариферії до центра, ніж від центра до периферії льного корпуса газифікатора та окислювач у горінпоперечного перерізу корпуса газифікатора; ня газифікатора за допомогою засобів подачі оки- окислювач подають в зони газифікації через слювача. У відомому газифікаторі використовують створення розрідження в газовідвідній трубі або прямий спосіб газифікації палива. Для підвищення через створення надлишкового тиску окислювача; виходу газів окислювач подають у три різні зони - окислювач подають в зони газифікації через нижню, середню та верхню, які відрізняються між створення розрідження в газовідвідній трубі та собою розміром часток палива, яке газифікують. через створення надлишкового тиску окислювача; Відведення генераторного газу здійснюють через - при подачі окислювача з верхньої межі зони верхню частину газифікатора. При цьому додаткооберненої газифікації та з нижньої межі зони пряво здійснюють підведення рідкого, газоподібного мої газифікації додатково здійснюють завихрення або пилоподібного палива в зону горіння газифікаокислювача в площині поперечного перерізу кортора [а.с. СРСР №959632, опубліковане пуса газифікатора; 15.09.1982р., бюл. №34, МПК: C10J3/00]. - при подачі окислювача від центру до периЦей спосіб також має недоліки прямого спософерії здійснюють обертання засобів подачі окисбу газифікації. При цьому утворення послідовно лювача відносно вертикальної вісі корпуса газифірозташованих трьох зон газифікації за рахунок катора; підведення в кожну з них окислювача та введення - під час обертання засобів подачі окислювача в зону горіння газифікатора додаткового палива видаляють золу; ускладнює реалізацію способу. - в якості окислювача використовують повітря За прототип прийнято спосіб газифікації тверабо водоповітряну суміш або пароповітряну суміш; дого палива, що реалізується за допомогою гази- підігрівають окислювач перед подачею від фікатора подвійного окислення. Вказаний спосіб центру до периферії. характеризується подачею твердого палива у верМіж сукупністю ознак корисної моделі та техніхню частину вертикального корпуса газифікатора чним результатом, що досягається, існує наступта окислювача у зони газифікації за допомогою ний причинно-наслідковий зв'язок. засобу подачі окислювача. В корпусі газифікатора Подача окислювача одночасно з верхньої межі створюють щонайменше дві зони окислення за зони оберненої газифікації та з нижньої межі зони оберненим процесом газифікації. Окислювач попрямої газифікації та проходження твердого палидають як від центру до периферії, так і з периферії ва послідовно через зону оберненої газифікації до до центру поперечного перерізу корпуса газифіказони прямої газифікації дозволяє створити в об'ємі тора. Видалення генераторного газу здійснюють з корпуса газифікатора одночасне проходження зони, яка розташована нижче зон газифікації [паоберненого та прямого процесів газифікації палитент України № 78669, опублікований ва. За рахунок того, що рух палива та рух продук10.04.2007р., МПК: C10J3/02]. тів газифікації співпадають - зверху донизу, то в Недоліком прототипу є те, що описаний спосіб середній частині газифікатора відбувається оберне дозволяє підвищити отримання генераторного нений процес газифікації. В зоні горіння (зоні по 5 33588 6 дачі окислювача) зони оберненої газифікації відпотреби, наприклад, для газифікаторів великого буваються наступні хімічні реакції: вмісту або якщо в твердому паливі присутній веС+O2=СO2 ликій вміст вологи, відносно великий розмір часток 2Н2+O2=2Н2O. твердого палива тощо. При цьому виділяється велика кількість тепла. Одночасна подача окислювача від центру до Побічними продуктами реакції окислення є утвопериферії та від периферії до центру поперечного рення смол та інших продуктів, які можуть в подаперерізу газифікатора в центральній частині газильшому конденсуватися в низькотемпературних фікатора дозволяє збільшити зону горіння в зоні частинах газифікатора та перетворення їх на пірооберненої газифікації та покращити процес підвелізні смоли. дення окислювача до розпеченого вуглецю, який По мірі взаємодії окислювача з паливом реакпотрапляє з паливної камери до зони оберненої ція утворення СО2 уповільнюється. При цьому на газифікації та з реакційної зони до зони прямої межі зон горіння та зони відновлювання зони обегазифікації, а також інтенсифікувати взаємодію між рненої газифікації, яка розташована нижче зони поверхнею вуглецю та окислювачем з утворенням горіння, переважають процеси неповного окисленпродуктів реакції, зокрема генераторного газу. ня вуглецю та відновлювальні процеси: Відведення генераторного газу з реакційної С+СO2=2СО зони, яка розташована між зонами оберненої та С+Н2О=СО+Н2 прямої газифікації, дозволяє суттєво знизити в СО+Н2=СО+Н2O ньому вміст смол та вуглеводнів, які сконденсуваС+2H2 =СН4 лися, що покращує споживчі характеристики газу C+3H2=CH4+H2O. та дозволяє уникнути осадження смол та інших Тобто СО2 та водяна пара, як продукти реакції домішок на стінках корпуса та інших складових окислення та внутрішньої вологи палива, відновчастинах газифікатора. люються в СО та Н2, а вивільнений кисень O2 Створення розрідження у внутрішньому об'ємі вступає в реакцію з вуглецем палива. Так як реаккорпуса газифікатора дозволяє спростити подачу ції відновлення протікають з поглинанням тепла, окислювача до зон горіння обох процесів газифіто температура продуктів газифікації значно зникації, а також спростити вимоги до розміщення жується при проходженні крізь шар палива, яке газифікатора в закритих приміщеннях та вимоги до поступає. засобів подачі палива та засобів видалення золи Продукти газифікації, а саме охолоджений геза рахунок запобігання потрапляння сильнодіючої нераторний газ, залишки палива, яке не вступило отрути - окису вуглецю (CO), який є одним з пров реакцію, та зола потрапляють в реакційну зону, дуктів газифікації палива, в систему подачі палива. яка розташована нижче зони відновлення зони Додаткове завихрення окислювача при його оберненої газифікації. В цій зоні вуглець з залишподачі у зони газифікації дозволяє отримати стійку ків палива адсорбує хімічні речовини, які не промасу розпеченого вуглецю навколо засобів подачі реагували в зоні горіння зони оберненої газифікаокислювача та тим самим інтенсифікувати процеції, утворюючі вуглецеву масу. Генераторний газ си окислення та відновлення. після зони відновлення зони оберненої газифікації Різна за швидкістю подача окислювача від пенадходить до зони видалення генераторного газу, риферії до центра, ніж від центра до периферії, з який розташований між зоною оберненої газифікаверхньої межі зони оберненої газифікації дозволяє ції та зоною прямої газифікації. покращити доступ окислювача до часток твердого В зоні прямої газифікації відбуваються наступпалива під час проходження оберненого процесу ні процеси: газифікації палива. Швидкість подачі окислювача - газифікація палива при первинному завантавід периферії до центра та від центра до перифеженні в корпус газифікатора; рії регулюється за допомогою, наприклад, поворо- газифікація вуглецевої маси та золи, які потної заслінки, яку можуть містить розподільники трапили після реакційної зони. повітряних потоків. Генераторний газ, пройшовши відновлювальЗа допомогою засобів обертання засобів пону зону зони прямої газифікації, надходить у зону дачі окислювача відносно вертикальної вісі корпувидалення генераторного газу, де змішується з са газифікатора покращують змішування окислюгенераторним газом, отриманим після газифікації у вача з паливом, що також дозволяє зоні оберненої газифікації, після чого суміш генеінтенсифікувати процеси окислення та відновленраторних газів з обох зон газифікації видаляється ня. з газифікатора за допомогою створення розріВидалення золи під час обертання засобів подження в корпусі. Як варіант, в газифікаторах ведачі окислювача дозволяє спростити конструкцію ликої потужності додатково до розрідження ствогазифікатора. рюють надлишковий тиск окислювача при його Здійснення попереднього підігріву окислювача подачі, що забезпечує стабільні та достатні за при його подачі від центру до периферії дозволяє розміром зони горіння в обох зонах газифікації. збільшити температуру горіння в зоні горіння, що Подача окислювача від периферії до центру спрощує вимоги до системи подачі окислювача, поперечного перерізу газифікатора дозволяє зменшує енерговитрати на проведення процесу отримати стійкий процес спалювання твердого газифікації взагалі. палива в зоні горіння обох процесів газифікації. Для пояснення суті корисної моделі нижче наПодача окислювача від центру до периферії ведено приклад реалізації способу газифікації поперечного перерізу газифікатора дозволяє збітвердого палива. Наведений приклад конкретного льшити зону спалювання твердого палива, у разі здійснення способу ніяким чином не обмежують 7 33588 8 обсяг домагань, викладений у формулі, а тільки ла. Тобто утворюються зона горіння зони обернепояснюють суть корисної моделі. ної газифікації та зона горіння прямої зони газифіЗа заявленим способом здійснюють наступну кації. послідовність дій. При подачі окислювача здійснюють обертання Тверде паливо (в якості якого можуть бути детрубопроводу та засобів подачі окислювача нарев'яні тріска або гранули, обпилювання, рослинна вколо вертикальної вісі корпуса газифікатора. біомаса: лузга соняшника, стрижені кукурудзяних Продукти газифікації з кожної з зон горіння початків та таке інше) подають за допомогою запроходять зони відновлення обох зон газифікації собу подачі палива до паливного відсіку. Подачу та попадають в простір між зонами відновлення. здійснюють до заповнення внутрішнього об'єму Далі генераторний газ з кожної з зон відновлення корпуса до верхньої межі паливного відсіку. надходить до зони, розташованої між зонами пряЗа допомогою засобу створення розрідження, мої та оберненої газифікації, перемішується та за з'єднаного з засобом видаленнягенераторного рахунок створення розрідження в корпусі видалягазу, створюють розрідження у вн утрішній порожється з газифікатора. нині корпуса. Золу, яка потрапляє в нижню частину корпуса Після цього запалюють паливо в зоні горіння газифікатора, видаляють за допомогою обертання зони оберненого процесу газифікації. За рахунок трубопроводу. створення розрядження або за допомогою ствоПаливо подають знов, коли його рівень буде рення додаткового тиску окислювача здійснюється нижчим за рівень верхньої межі паливного відсіку. всмоктування окислювача у вн утрішній простір При необхідності окислювач підігрівають шлякорпуса через отвір. Таким чином, утворюється хом подачі окислювача спочатку до засобу підігріпочаткове ядро горіння в зоні оберненої газифікаву, який може бути реалізований, наприклад, як ції. Потім аналогічно запалюють паливо, утворюютеплообмінник, де окислювач виступає в якості чі початкове ядро горіння в зоні прямої газифікації. теплоносія, а потім до трубопроводу та сполучеПісля чого за допомогою засобів подачі окисних з ним засобів подачі окислювача. лювача одночасно подають окислювач до зони Запропонований спосіб газифікації твердого оберненої газифікації та до зони прямої газифікапалива забезпечує стабільне проходження процеції. Подачу окислювача в центральній частині корсів прямої та оберненої газифікації в одному внутпуса здійснюють від периферії до центру поперечрішньому об'ємі газифікатора, а також забезпечує ного перерізу корпуса, а в нижній частині корпуса інтенсифікацію реакцій горіння при проходження як від центру до периферії, так і від периферії до обох процесів газифікації, спрощує вимоги до розцентру поперечного перерізу корпуса. Таким читашування газифікатора та до систем подачі паном, в центральній частині газифікатора та в нижлива, що дозволяє отримати генераторний газ з ній частині газифікатора протікає стабільна реакмінімальним вмістом піролізних смол, збільшити ція окислювання за рахунок взаємодії між кількість генераторного газу на виході з газифікаповерхнею вуглецю та окислювачем з утворенням тора та зменшити вимоги до видів та вологості продуктів газифікації та великим виділенням теппалива. 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