Газогенератор для газифікації твердого палива

Газогенератор для газифікації твердого палива, що складається з бункера, пов'язаного із шахтою, у нижній частині якої розташована камера 3 ку бункера нецілеспрямовано, що не дозволяє керувати властивостями шару палива і приводить до погіршення якості одержуваного генераторного газу. Гази дуття підводять через фурми в одному, строго фіксованому конструктивно, напрямку без можливості зміни вектора подачі. У відомому газогенераторі неможливо змінювати висоту шару палива безпосередньо в зоні газифікації, що необхідно при зміні виду палива що застосовується. У основу винаходу покладена задача створення уніфікованого газогенератору для газифікації твердого палива здатного адаптуватися до будьякого виду твердого палива без конструктивних змін, шляхом включення в його конструкцію варіатора висоти шару палива, векторів дуття та шурування, що дозволяє цілком механізувати й автоматизувати процес одержання генераторного газу оптимального хімічного складу, газифікувати тверді палива різної якісті, виключити спікання та зависання палива у камері газифікації, збільшити вихід генераторного газу, інтенсивність та к.к.д. процесу при зменшенні шкідливих викидів у довкілля. Рішення поставленої задачі досягається тим, що в газогенераторі для газифікації твердого палива, що складається з бункера, пов'язаного із шахтою, у нижній частині якої розташована камера газифікації з вікнами, що виконані у її стінках для установки дуттьових фурм, відповідно до винаходу, установлений варіатор, який складається з приводу, що кинематично пов'язаний із шурувальними пристроями, виконаними у вигляді пневмоциліндрів, передні кришки корпусів котрих з'єднані з дуттьовими фурмами, а штоки пневмоциліндрів установлені з можливістю здійснення зворотнопоступального руху уздовж осей дуттьових фурм, при цьому дуттьові фурми виконані у вигляді кульових опор і встановлені у вікнах по периметру камери газифікації у два яруси чи більш, крім того дуттьові фурми разом із шурувальними пристроями розміщені з можливістю переміщення у вертикальній та горизонтальній площинах відносно геометричних центрів дуттьових фурм. Запропонований винахід, на відміну від прототипу, має наступні переваги. При використанні будь-якого твердого палива забезпечує оптимальні для проведення процесу газифікації параметри: кількість палива, газів дуття, вологи, летючих речовин та каталізатора, що спрямовують до зони газифікації, висоту, порозність температуру шару палива га тривалість реакцій газифікації, що за підсумком дає на виході генераторний газ заданого складу та якості, при меншій кількості шкідливих викидів в умовах повної механізації й автоматизації завдяки додатковій установці варіатора. У запропонованому рішенні відмітні ознаки не є характеристикою цілих частин цілого об'єкта, що самі можуть бути цілими й самостійними об'єктами, зі своїми функціями. Тому у відриві від інших частин (ознак) вони не класифікуються, а сукупність ознак, викладених у відмітній частині формули, не була виявлена у відомих рішеннях, тому запропоноване рішення відповідає вимозі "винахідницького рівня". Результатом винаходу є забезпечення можливості використання твердого палива різних видів, 75529 4 відходів органічного походження таких як, шлами, тирса, стружка, солома, насіння бур'янів, лушпайка, шкаралупа, одубина, папір, картон і т.д., у газогенераторі уніфікованої конструкції з можливістю цілеспрямованої зміни властивостей шару палива для одержання генераторного газу в режимі керованої термохімічної реакції. Оснащення газогенератору для газифікації твердого палива варіатором, який складається з приводу, кинематично пов'язаного із шурувальними пристроями, забезпечує можливість змінювати інтенсивність і напрямок (вектор) шурування шару палива безпосередньо в зоні протікання термохімічних реакцій газифікації, що виключає можливість спікання і зависання палива у камері газифікації, а також сприяє руйнуванню попільної шкаралупи, яка утворюється навколо розпечених часток палива, що у свою чергу, прискорює та полегшує процес газифікації та поліпшує якість одержуваного генераторного газу. Виконання шурувальних пристроїв у вигляді пневмоциліндрів, передні кришки котрих з'єднані з дуттьовими фурмами, а штоки встановлені з можливістю зворотнопоступального руху уздовж осей дуттьових фурм, дозволяє формувати в глибинних зонах шару палива канали для підведення газів дуття та охолоджувати штоки при відводі їх з камери газифікації з одночасним підігрівом газів дуття, що поліпшує всі параметри процесу газифікації. Виконання дуттьових фурм у вигляді кульових опор, що встановлені у вікнах по периметру камери газифікації у два яруси і більш, дає можливість змінювати інтенсивність та напрямок (вектор) підведення газів дуття безпосередньо до розпечених часток палива, не переборюючи при цьому опір іншої частини шару палива, що знижує шкідливий вплив якісних характеристик палива на протікання процесу газифікації та знижує витрату электорэнергії на подачу дуттьових газів. Розташування дуттьових фурм разом із шурувальними пристроями з можливістю переміщення у вертикальній і горизонтальній площинах відносно геометричних центрів дуттьових фурм дозволяє плавно змінювати висоту шару палива у 10 разів і більш та, як наслідок, керувати ходом термохімічних реакцій газифікації, що приводить до поліпшення якості одержуваного генераторного газу, підвищенню продуктивності і к.к.д. газогенератора, а також, до зменшення витрати палива і вмісту шкідливих продуктів на виході. Уся сукупність істотних ознак запропонованого рішення дає можливість використовувати будьякий вид твердого палива для одержання генераторного газу, усунути ручну працю й автоматизувати процес газифікації, збільшити вихід та якість генераторного газу при скороченні витрат палива й електроенергії, зменшенні шкідливих викидів до атмосфери, при високому ступені окупності, тому що створюється можливість використання у економіці великого потенціалу низькосортного вугілля, шламів, місцевих дешевих видів палива, різних відходів органічного походження. Запропонованого газогенератора для газифікації твердого палива схематично представлено 5 на Фіг.1 - загальний вид із указівкою напрямку руху потоків палива, води (пари) га летючих речовин, каталізатора, газів дуття, генераторного газу й попільних залишків: на Фіг.2 - схема «А», з Фіг.1, установка дуттьової фурми. разом із шурувальним пристрієм, у вікні камери газифікації. Газогенератор складається із бункера -1, який з'єднано живильником -2 зі шлюзовою камерою -3. Вихідний отвір шлюзової камери -3 розташовано над шахтою піролиза -4, з'єднаної трубопровідом 5 з дезінтегратором пари води та летючих речовин -6. Шахта піролиза -4 з'єднана з камерою газифікації -7 у який по периметру розташовані вікна -8. Камера газифікації -7 розташована усередині короба -9 варіатора -10, який призначено для зміни висоти шару палива та векторів дуття і шурування. Варіатор -10 за допомогою приводу -11 зв'язаний через шурувальні пристрії -12, які виконані у вигляді пневмоциліндрів, з дуттьовими фурмами -13. Нижньою частиною камера газифікації -7 з'єднана з попіловідводом -14, навколо якого розміщена газова коробка -15. З газовою коробкою -15 через газовий колектор -16 з'єднана газова сорочка -17. яка має штуцер відводу генераторного газу -18. Короб -9 варіатора -10 з'єднаний через колектор дуттьових і азів -19, який має штуцери подачі газів дуття з дросельними заслінками -20, з вентилятором дуттьовим -21. Блок уведення каталізатора-22 з'єднаний із шахтою піролиза -4. Передні кришки 23 (Фіг.2) корпусів пневмоциліндрів шурувальних пристроїв -12 з'єднані з дуттьовими фурмами -13, котрі виконані у вигляді кульових опор. Дуттьові фурми -13, у сукупності із шурувальними пристроями -12, встановлені у вікнах -8 по периметру камери газифікації -7 у два яруси чи більш. Штоки 24 пневмоциліндрів шурувальних пристроїв -12 розташовані з можливістю зворотнопоступального руху уздовж осей «ОО1» дуттьових фурм-13. Дуттьові фурми -13, разом із шурувальними пристроями -12. розміщені у вікнах -8 камери газифікації -7 з можливістю переміщення у вертикальній і горизонтальній площинах відносно геометричного центру - точки «С» - дуттьових фурм 13. Кількість шурувальних пристроїв -12 та дуттьових фурм -13, розташованих спільно по периметру камери газифікації -7, може бути, наприклад, вісімнадцять, з розташуванням на верхньому ярусі дванадцять, а на нижньому, відповідно - шість. Висоту шару палива, що безпосередньо приймає участь у процесі газифікації, можливо змінювати від максимальної «Б» до мінімальної «В» (Фіг.1), де «Б» і «В» - відстань між кінцями штоків -24 пневмоциліндрів шурувальних пристроїв -12 при крайніх положеннях штоків -24 (див. варіанти керування варіатором «Г» і «Д» на Фіг.1). Зміну розмірів «Б» та «В» роблять у залежності від виду застосованого твердого палива. Газогенератор працює за таким чином. Паливо з бункеру -1 подають безупинно живильником -2. не зупиняючи роботу газогенератора, за допомогою шлюзової камери -3 на підготовку до газифікації у шахту піролиза -4, зовнішня стінка якої є, одночасно, внутрішньою стінкою газової сорочки -17. Одночасно з цим, у газову сорочку -17 75529 6 для утилізації фізичного тепла направляють вироблений генераторний газ. Під впливом тепла генераторного газу в паливі відбуваються процеси піролиза з виділенням пари води та летючих речовин, що містяться в паливі, які відводять за допомогою трубопровіду -5 у дезінтегратор -6 у якому пари конденсують і, у виді води та піролизні смоли, у необхідній кількості, відводять з робочого об'єму газогенератора. Каталізатор, у розрахункових кількостях, подають до тахти піролиза-4 із блоку введення каталізатора-22. Після підготовки паливо подають до камери газифікації -7, де відбуваються термохімічні реакції газифікації при взаємодії розпеченого палива, газів дуття та каталізатора. Гази дуття надходять у короб -9 по колектору дуттьових газів -19. Причому. повітря нагнітають вентилятором дуттьовим 21, а за допомогою штуцерів подачі газів із дросельними заслінками -20, подають повітря, кисень, вуглекислий газ, водяну пару і т.і. Потім гази дуття, під необхідним тиском, нагнітають у камеру газифікації -7 через короб -9, варіатора -10 і орієнтують вектори їхнього потоку у шарі палива фурмами -13, що розташовані у вікнах -8 радіальне у два яруси чи більш по вертикалі камери газифікації -7. що дозволяє з мінімальними витратами енергії організувати підведення газів дуття безпосередньо у зону газифікації, виключаючи утворення місцевих прогарів у шарі палива. Висоту шару палива, що знаходиться безпосередньо в процесі газифікації, вектори дуття та шурування, з метою адаптування газогенератора до властивостей палива, що змінюються, при зміні виду останнього, встановлюють у відповідне положення щодо вертикальної осі камери газифікації -7, за допомогою приводу -11 варіатора -10 шляхом повороту шурувальних пристроїв -12 та дуттьових фурм -13, відносно геометричних центрів «С» останніх, на необхідний кут. При цьому, змінювати висоту шару палива, що знаходиться в реакторній зоні, можливо в широкому діапазоні, тому, що співвідношення розмірів Б/В може бути 10 і більш, що у свою чергу уможливлює змінювати аеродинамічні властивості шару палива, температуру в шарі і тривалість реакцій газифікації і, таким чином, задавати оптимальні параметри для протікання термохімічних реакцій. Крім того, у процесі шурування штоки -24 шурувальних пристроїв -12 роблять зворотнопоступальні рухи через шар палива, руйнують завислі утворення, шматки палива, що спеклися, та шкаралупки попілу, які виникають на шматках палива, формують канали, вільні для проходу газів дуття, що полегшує задачу рівномірного підведення останніх безпосередньо до окремих розпечених часток палива і значно інтенсифікує процес газифікації. Кількість і тиск газів дуття (повітря, вуглекислого газу, кисню, водяної пари і т.д.), що подають до камери газифікації -7, регулюють дросельними заслінками -20, розташованими на колекторі дуттьових газів -19. Отриманий генераторний газ відводять у газову коробку -15, з якої по колектору газовому -16, пройшовши охолодження в газовій сорочці -17, 7 75529 останній направляють через штуцер відводу генераторного газу -18 споживачу. Інтенсивність подачі палива на газифікацію регулюють зміною продуктивності живильника -2 та попіловідвода -14. Попіл, що утворився у процесі газифікації, видаляють за допомогою попіловідвода -14 у твер Комп’ютерна верстка Л. Купенко 8 дому чи розплавленому стані зі швидкістю, що відповідає подачі палива. Процес газифікації широкого спектра твердих палив здійснюють у газогенераторі уніфікованої конструкції з регулюванням кількості і якості вироблюваного генераторного газу. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601