Газогенератор для отримання генераторного газу з вугілля

1. Газогенератор для отримання генераторного газу з вугілля, виконаний у вигляді футированої 33862 утворена в складових похилих решіток 6, в котрих виконані отвори 7, а твірна решіток складає з горизонталлю кут у 60°. З нижнього боку решіток, встановлені жалюзі для регулювання об'єму подаваного повітря. В нижньої частині газогенератора, вище решіток, встановлені дві золодробарки 8, які виконані у вигляді лопатевих сегментних поверхонь, встановлених на двох валах, що обертаються, які через муфти та редуктор з'єднані з електродвигунами, що забезпечують можливість роботи в режимі реверсу. Вони дозволяють дробити великі шматки золи, забезпечуючи її рівномірне видалення. У випадку заклинювання золодробарок одна з них чи обидві можуть працювати в режимі реверсу, що дозволяє ліквідувати заклинювання та перейти на роботу у звичайному режимі. Підвід повітря 9 знаходиться нижче рівня жалюзі та подається в робочий простір для більш рівномірного розподілу повітря за площею поперечного перерізу генератора. Підводи повітря виконані у вигляді кутків, у яких кут звернений до гори назустріч потоку золи. В нижній частині генератора розташований шнек 10, за допомогою якого здрібнену золодробарками золу випроваджують в спеціальні герметичні бункери, з яких періодично за допомогою мостового крана зола переміщується у золоконтейнери. Описаним вище газогенератором користуються таким чином: крізь спеціальний лаз, що герметично зачиняється, в шахту газогенератора завантажуються пальні матеріали, що містять дерево, та робиться їх розпалювання. Потім з бункера, в який завантажений коксовий дріб'язок, крізь живитель дрібними порціями подається вугілля. З низу крізь жалюзі та решітки подається повітря. При спалюванні вугілля в струмені повітря йдуть реакції горіння: С+0,5 O2=СО+28,4 ккал СО+0,5 O2=СO2+68,2 ккал С+O2=СO2+96,6 ккал З мірою розпалювання вугілля та стабілізації процесу горіння завантажувані порції палива збільшуються доти, доки процес не буде носити безперервного характеру. Внутрішня частина пічної шахти буде цілком завантажена вугіллям. Під шаром вугілля виходять продукти горіння, які складаються з СО2 та N2 та напору повітря. При збільшенні шару вугілля без зміни припливу повітря кількість O2 у димових газах поступово зменшується. Товщина шару вугілля підтримується постійно за рахунок постійного підкидання зверху нових порцій вугілля. Горіння відбувається тільки в нижньому шарі, а увесь O2 витрачається на утворення СO2. СО2, піднімаючись у верхні шари, буде реагувати з розжареними шматками вугілля за реакцією СО2+С«2СО - 39,8 ккал Дана реакція ендотермічна та протікає за рахунок теплоти реакцій горіння вугілля у нижньому шарі. Внаслідок над шаром вугілля утворюється газ, який складається із суміші СО і N2 (повітряногенераторний газ). З урахуванням N2 маємо: 2С+O2+3,76 N2=2CO+3,76N2 Суміш буде складатися в об'ємних процентах %: СО - 34,7%, 65,3% - N2. Для збагачення повітряно-генераторного газу водночас з повітрям вдувається водяний пар. При зіткненні з розжареним вугіллям відбувається розкладення водяного пару за реакцією: Н2O+С«Н2+СО - 30,2 ккал, внаслідок якої утворюється водяний газ зі складом: СО - 50%, Н2 - 50%. Внаслідок обох реакцій одержуємо змішаний генераторний газ, який складається із СО, Н2 та N2. Водночас з наведеними вище реакціями при газифікації вугілля у верхніх шарах буде відбуватися його суха перегонка з виділенням летких. Водночас пирітна та органічна сірка буде утворювати леткі сполуки Н2S. Якщо розглянути умови рівноваги реакції СО2+С«2СО Н2О+С«Н2+СО в температурному інтервалі 500-1000°С, можна визначити оптимальний температурний режим процесу генерування. Дані розрахунку наведені в табл. 1. Таким чином, при температурі вище 1000°С реакції протікають цілком зліва направо. Для стабілізації процесу необхідно підтримувати температуру в нижньому шарі вугілля у інтервалі 10001200°С. З мірою того, як вугілля нижнього шару цілком прореагує, утворюється зола, яка під тиском ваги стовпа вугілля опускається донизу до золодробарок, де здрібнюється та за допомогою шнека випроваджується з робочого простору. Водночас здійснюється довантаження генератора вугіллям через живитель. Процес ведеться безперервно. При просуванні шару по шахті в нижній частині можуть утворитися спеки, для руйнування яких, призначені золодробарки. Для виключення ушкодження сегментів їх лопаті виконані у вигляді сегментних поверхонь, встановлених з кроком 100 мм на поверхнях, які обертаються. У випадку їх заклинювання вмикається реверс, і після руйнування спека вони перемикаються на звичайний режим роботи. Відведення генераторного газу здійснюється із підготовленої зони, вище рівня шихти, по засобах 2-х газоприймачів, з'єднаних з головною трубою генераторного газу. Герметичність конструкції забезпечується засувками, встановленими на підвідних повітроводах та шибером живлення. З метою забезпечення вибухобезпеки генератор, обладнаний запобіжними вибуховими клапанами. Обслуговування генератора виробляється "приймальним" відділом золовидалення. Вугілля в приймальний бункер з трубоюживителем подається стрічковим конвеєром із бункера шихтового подвір'я, в який він навантажується 5-тонним мостовим краном, за допомогою грейфера з приямка. Відділення золовидалення приймає золу після виносу її шнеком в спеціальний герметичний бункер, з якого вона періодично вивантажується в самоскидальний залізничний вагон та вивозиться в шлаковідвал. Описаний вище генератор може працювати у 3-х режимах: повітряно-генераторному, змішаному і водяному. Хімічний склад одержуваного газу приводиться у табл. 2. Для роботи у повітряно-генераторному режимі через шар вугілля пропускається повітря. Отриманий газ відрізняється низькою калорійністю і відносно високим утриманням СО2. Цей режим використовується при запуску газогенератора. Змішаний 2 33862 режим відрізняється тим, що одночасно з повітрям, подається водяна пара у співвідношенні 0,5:1 к кількості вугілля. Якість газу поліпшується, але калорійність його знаходиться в межах 1,31,4 ккал/нм3, це найбільш оптимальний режим роботи, який характеризується уривчастістю і може бути використаний при необхідності разового отримання висококалорійного газу. Для цього після повітряно-генераторного режиму припиняється подавання повітря, і подається тільки водяний газ. Запропонований газогенератор забезпечує інтенсивність газифікації до 550 кг/м2г порівняно з 200 кг/м2·ч у прототипу. Економічний ефект, який чекають від використання газогенератора з порівнянням, з використанням природного газу становитиме 0,5 млн умовних одиниць на рік. За запропонованим пристроєм розроблені робочі креслення, та для забезпечення його промислового впровадження планується будова трьох шахтних котельних, що працюють на генераторному газі. Орієнтована потреба господарства України становить до 500 генераторів. Джерела інформації. 1. Михайленко А. Я. Топливо і металургічні пічі. - М.: Металургдрук, 1949. - С. 96-97 (прототип), С. 95-96 (аналог). Таблиця 1 Умови рівноваги рекційпрямого відновлення СО та Н2 залежно від температури t, °C CO CO2 H2 H2O 500 600 700 800 900 1000 0,106 0,94 3,7 11,1 64 165 0,42 2,32 6,2 13,6 45 103 Таблиця 2 Склад газу при різних режимах Режим Повітряно-генераторний Змішаний Водяний Н2, % 1-7 13-19 44-53 СН4, % 1-3 0-1,5 0-4 3 СО, % 24-34 17-27 40-45 N2, % 54-70 49-50 1-8 СО2, % 1-17 6-8 1,5-6 QH ккал/нм3 0,8-1000 1,3-1,4 2,8-3 33862 Фіг. __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4