Газогенератор

Газогенератор, що містить шахту, завантажувальний пристрій, горн з трьома ярусами фурм, газовідвід висококалорійного газу у верхній частині шахти, газовідвід генераторного газу в горні і льотку, який відрізняється тим, що у верхньому ярусі встановлені пропалювальні фурми з нахилом (15...75)° до горизонталі, в середньому ярусі вста 3 (15...75)° до горизонталі, в середньому ярусі - охолоджувальні фурми із соплами у вигляді віяла, розкритого в напрямі вниз - убік з кутом до вертикалі (0...90)° і утворюючого кут (-17...+17)° з боковою поверхнею горна, у нижньому ярусі встановлені газифікуючі фурми з кутом нахилу (-15...+35)° до горизонталі і з кутом (0...60)° до діаметра горна. При цьому діаметр горна становить (1,05...5,1) діаметра шахти, газовідвід генераторного газу має вигляд газоходу, тангенціально поєднаного з горном нижче верхнього яруса фурм, а над льоткою встановлена консоль у вигляді вогнетривкого блоку, зафіксована в горні за допомогою двох клинів. Така конструкція газогенератора забезпечує високу стійкість футеровки горна й фурм шляхом створення низхідного потоку охолоджувального газу, що обертається по боковій поверхні горна, видалення високотемператрного газу, що утворюється при пропалюванні каналів у шарі шихти дуттям, яке подається через верхні двоканальні фурми, цими каналами вниз в зону газифікації (осьову зону газифікації), створення висхідного обертаючогося потоку отримуваного генераторного газу з видаленням його через тангенціально встановлений газовідвід нижче верхнього яруса фурм і випуск рідкого шлаку й металу через льотку. На Фіг. 1 схематично зображено перетин газогенератора по вертикальній осі Перетин А - А. На Фіг. 2 - поперечний перетин газогенератора за рівнем середнього яруса фурм. Перетин Б - Б. На Фіг. 3 - поперечний перетин газогенератора за рівнем нижнього яруса фурм. Перетин В - В. На Фіг. 4 - місцевий перетин газогенераора по осі льотки для випуску металу й шлаку. Перетин Г - Г. На Фіг. 5 - поперечний перетин охолоджувальної фурми по осям вихідних сопел. На Фіг. 6 - повздовжній перетин двоканальної фурми у вертикальній площині (по осям сопел). Газогенератор містить шахту 1 з внутрішнім діаметром d, горн 2 з внутрішнім діаметром D = 1,05 : 5,1d, завантажувальний пристрій 3, верхній газовідвід висококалорійного газу 4, льотку 5, газовідвід генераторного газу 6, двоканальні пропалювальні фурми 7, охолоджувальні фурми 8, газифікуючі фурми 9, консоль 10, зафіксовану в обрамленому металічною рамою 11 вікні в боковій стінці горна клинами 12 і 13 [Фіг. 1-4]. Двоканальні пропалювальні фурми 7 виконані з установкою сопел одне над одним у вертикальній площині з кутом до горизонталі α= (15...75)°у верхньому ярусі [Фіг. 1,6]. Охолоджувальні фурми 8 виконані з соплами у вигляді віяла, розкритого в напрямі вниз-убік з кутом до вертикалі  = (0...90)°, утворюючого з боковою поверхнею горна кут  = ± 17°. Фурми встановлюються в середньому ярусі [Фіг. 1,2,5]. Газифікуючі фурми 9 встановлені в нижньому ярусі з кутом до горизонталі =(-15... 35)° і з кутом =(0...60)° до діаметра [Фіг. 1,3]. Над льоткою 5 встановлена консоль 10, закріплена клинами 12 і 13 у вікні, обрамленому металічною рамою 11 [Фіг. 3,4]. 63945 4 Газовідвід генераторного газу виконаний у вигляді газоходу 6, тангенціально поєднаного з горном 2 нижче верхнього яруса фурм 7 [Фіг. 1]. Газогенератор працює наступним чином: Через завантажувальний пристрій 3 в шахту 1 завантажують тверду частину шихти (паливо й флюси) і заливають рідкий чавун. У результаті у верхній частині шахти утворюється зона підготовки палива й виділяється висококалорійний газ 14, який відводять через верхній відвід 4. Шихта 15, що являє собою щільний шар, утворений із поєднаних між собою шматків палива, флюсів і викристалізуваного чавуну, по шахті 1 опускається вниз у горн 2 [Фіг. 1]. Через верхні канали фурм 7, встановлені у верхньому ярусі, подають окислювальне дуття 16, яке пропалює в шарі шихти 15 вертикальні канали 21 [Фіг. 2]. Через нижні канали фурм 7 подають окислювальне, газифікуюче або охолоджувальне дуття 17. В результаті в шарі палива в нижній частині горна 2 формується осьова зона газифікації і високотемпературні продукти газифікації 20 видаляються через канали 21 на рівень газифікуючих фурм 9 [Фіг. 1,2,3]. Через фурми 8 середнього яруса подають охолоджувальний газ, що містить Н2О, СО2 та інші компоненти. На поверхні бокової стінки горна 2 утворюється низхідний обертаючийся потік захисного газу 18, який надходить на рівень газифікуючих фурм 9 та обергіає від руйнування футеровку й самі фурми. Через сопла 9 подають газифікуюче дуття 19. У результаті взаємодії охолоджувального газу 18, продуктів газифікації осьової зони 20, газифікуючого дуття 19 і шихти 15 утворюється висхідний потік генераторного газу 22, що обертається, який видаляється через газовідвід 6 і подається до споживача. Низхідний потік охолоджувального газу 18 впливає на рідкий метал 23 і шлак 24, відганяючи останній від футеровки бокової стінки горна 2 по усьому периметру, окрім льотки 5, розташованої під консоллю 10, яка відображає низхідний потік охолоджувального газу [Фіг. 4]. У результаті шлак і метал безперешкодно видаляють через льотку 5. Для зміни становища консолі 10 або її заміни, клини 12 і 13 видаляються із отвору, консоль 10 пересувають і знову фіксують клинами 12 і 13. Виконання двоканальних фурм верхнього ярусу із соплами з кутом між віссю сопла і горизонталлю (15...75)° забезпечує оптимальні умови для пропалювання каналів у шарі шихти, організації осьової зони газифікації і відведення продуктів горіння. Вихід значень кута за заявлювані межі або інше розташування сопел приводить до дезорганізації газових потоків і потрапляння високотемпературних продуктів згоряння палива на стінки горна. Виконання охолоджувальних фурм середнього яруса з соплами, розташованими у вигляді віяла, розкритого в напрямі вниз-убік з кутом до вертикалі (0...90)° і утворюючих кут з боковою поверхнею горна (-17...+17)° забезпечує створення обертаючого низхідного потоку охолоджувального газу, який надійно захищає бокову стінку горна й фурми 5 від перегрівання та руйнування. Зміна даних параметрів за заявлювані межі приводить до гальмування потоку або його відриву від бокової поверхні горна. Виконання газифікуючих фурм з кутом нахилу до горизонталі (-15...35)° і з кутом до діаметра горна (0...60)° забезпечує стійкість процесу горіння палива, розплавлення чавуну й шлаку та виділення генераторного газу. Вихід значень вищевказаних кутів за заявлювані межі приводить до утворення застійних зон і нестабільності процесу. Виконання горна газогенератора нижче рівня двоканальних фурм з діаметром, який дорівнює (1,05...5,1) діаметра шахти вище рівня двоканальних фурм у поєднанні з потенційно встановленим газовідводом нижче рівня двоканальних фурм забезпечує ефективну роботу вищевказаних фурм при заявлюваних параметрах. 63945 6 При зменшенні діаметра горна менше 1,05 діаметра шахти потік генераторного газу захоплює частину охолоджувального газу, що призводить до появи в його складі СО2 та Н2О і зниження його теплотвірної спроможності. Збільшення діаметра більше 5,1 діаметра шахти приводить до зниження ефективності процесу газифікації. Установка консолі над льоткою на рівні нижнього ярусу з фіксуванням її за допомогою клинів забезпечує умови для видалення розплавленого металу й шлаку. Запропонований газогенератор дозволяє окремо отримувати висококалорійний і генераторний газ із палива, яке утворює в результаті переробки щільні шари і крупні шматки - некоксівного вугілля, твердих побутових і промислових відходів, забезпечуючи високу інтенсивність процесу газифікації і стійкість футеровки горна і фурм. 7 Комп’ютерна верстка І. Скворцова 63945 8 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601