Спосіб формування зони горіння плазмотронного газогенератора

Реферат: Спосіб формування зони горіння плазмотронного газогенератора належить до галузі нетрадиційної енергетики і може бути використаним для отримання газу з твердих відходів сільськогосподарського виробництва, деревообробної промисловості, а також побутових міських відходів. Містить використання струмин кисневмісного газу і плазмотронів, які формують в зоні горіння газогенератора градієнт температур в межах діапазону величин від 1500 °C до 3000 °C. Температуру корегують за результатами контролю якості отриманого газу. Реалізують обернений режим роботи газогенератора. Винахід забезпечує підвищення ефективності роботи газогенератора. UA 111085 C2 (12) UA 111085 C2 UA 111085 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі нетрадиційної енергетики і може бути використаним у роботі плазмотронних газогенераторів, які для отримання газу використовують як паливну масу тверді відходи, наприклад сільськогосподарського виробництва, деревообробної промисловості, а також побутові міські відходи. Відомий спосіб формування зони горіння газогенератора [пат. UA № 86980 В01J 7/00, F23C 7/00], який містить вибір місця утворення зони горіння паливної маси в камері горіння газогенератора шляхом вибору спрямування від бокових стінок газогенератора до центру та відцентрових багаторівневих струмин кисневомісткого газу і завантаження газогенератора твердим паливом, яке підпалюють. Регулюють потужність струмин кисневомісткого газу. Створюють градієнт температур в зоні горіння газогенератора шляхом переміщення струмин кисневомісткого газу. Отриману газову суміш відводять з нижньої частини газогенератора нижче його зони горіння. Збігаються з суттєвими ознаками способу формування зони горіння плазмотронного газогенератора завантаження газогенератора твердим паливом, спрямування від бокових стінок газогенератора до центру багаторівневих струмин кисневомісткого газу, потужність яких регулюють. Здійснюють підпалювання твердого палива. Отриману газову суміш відводять з нижньої частини газогенератора нижче його зони горіння. Недоліком відомого способу формування зони горіння газогенератора є неефективний розподіл температур по вертикалі у зоні горіння газогенератора, у зв'язку з чим погіршується якість газової суміші. Відомий спосіб формування зони горіння плазмотронного газогенератора [пат. RU № 2325423 С10В 49/00, Н05Н 1/26], вибраний як найближчий аналог, який містить операції завантаження газогенератора твердим паливом у вигляді вугільних брикетів, спрямування від бокових стінок газогенератора до центру багаторівневих струмин кисневомісткого газу і підпалювання вугілля. Містить операції вмикання плазмотронів і спрямування плазмових струмин. Контролюють температуру в утвореній зоні горіння газогенератора, яку регулюють шляхом регулювання потужності струмин кисневомісткого газу разом з паром і після досягнення її 600-700 °C вимикають плазмотрони, підвищують температуру в зоні горіння газогенератора до 1500°С. Утворену газову суміш відводять з верхньої частини газогенератора через вихідний отвір. Збігаються з суттєвими ознаками способу формування зони горіння плазмотронного газогенератора завантаження газогенератора твердим паливом у вигляді вугілля, спрямування від бокових стінок газогенератора до центру багаторівневих струмин кисневомісткого газу і підпалювання вугілля. Збігаються операції вмикання плазмотронів і спрямування плазмових струмин. Контролюють температуру в утвореній зоні горіння газогенератора, яку регулюють шляхом регулювання потужності струмин кисневомісткого газу разом з паром і підвищують температуру в зоні горіння газогенератора до 1500 °C, отриману газову суміш відводять через вихідний отвір газогенератора. Недоліком відомого способу формування зони горіння плазмотронного газогенератора є неефективний розподіл температур по вертикалі у зоні горіння газогенератора, у зв'язку з чим погіршується якість газової суміші. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення способу формування зони горіння плазмотронного газогенератора, в якому шляхом зміни операцій технологічного процесу покращено розподіл температур і його регулювання по вертикалі у зоні горіння газогенератора і в результаті цього покращено якість отриманої газової суміші. Задача вирішується тим, що в способі формування зони горіння плазмотронного газогенератора, який містить операції завантаження газогенератора твердим паливом у вигляді вугілля, спрямування від бокових стінок газогенератора до центру багаторівневих струмин кисневомісткого газу і підпалювання вугілля, містить операції вмикання плазмотронів, спрямування плазмових струмин, контроль температури в утвореній зоні горіння газогенератора, яку регулюють шляхом регулювання потужності струмин кисневомісткого газу і підвищують температуру в зоні горіння газогенератора до 1500 °C, отриману газову суміш відводять через вихідний отвір газогенератора, згідно з винаходом зверху вугілля завантажують виробничі і/або побутові відходи, при відімкнених плазмотронах підпалюють вугілля в нижній області газогенератора за допомогою запальника, після підвищення температури в зоні горіння газогенератора до температури біля 1000 °C, здійснюють контроль складу отриманої газової суміші шляхом її підпалювання та контролю кольору факела, вмикають плазмотрони із спрямуванням їх струмин над утвореною зоною горіння газогенератора, якими підвищують температуру і створюють в зоні горіння газогенератора градієнта температур в межах діапазону величин від 1500 °C в нижній області і до 3000 °C в верхній області, який регулюють відповідно 1 UA 111085 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 до температури вуглеутворення завантажених виробничих і/або побутових відходів, повторно контролюють склад отриманої газової суміші, яку відводять з нижньої області газогенератора нижче його зони горіння. Крім того, градієнт температур регулюють за результатами контролю складу отриманої газової суміші і підвищують верхнє значення градієнту температур відповідно до встановлення допустимої норми смол та інших компонент газів. Крім того, газогенератор завантажують спочатку деревним вугіллям. Сукупність наведених основних ознак способу формування зони горіння газогенератора вирішує поставлену задачу, а саме покращено розподіл температур і його регулювання по вертикалі у зоні горіння газогенератора з визначенням конкретного діапазону температури, критеріїв оптимізації величин температури, що забезпечує покращення якості отриманої газової суміші. Крім того, разом з вирішенням поставленої задачі отримано додатковий ефект, який полягає у підвищенні швидкості спалювання і просування твердого палива в газогенераторі, чим підвищується його продуктивність. На Фіг. схематично зображено загальний вид плазмотронного газогенератора у розрізі. Газогенератор 1 перед запуском заповнений в області 2 над колосником 3 деревним вугіллям, яке покрите зверху в області 4 твердим паливом, які на рисунку не показані. В нижній частині газогенератора 1 розташовані фурми 5 для формування багаторівневих струмин повітря 6, на рівні яких розташована нижня область 7 зони горіння газогенератора 1. Струмини 8 плазмотронів 9 спрямовані до верхньої області 10 зони горіння газогенератора 1. Вихідний патрубок 11 для відводу отриманої газової суміші розташований у нижній частині газогенератора, а зверху розташований завантажувальний отвір 12. Робота плазмотронного газогенератора за запропонованим способом реалізується таким чином. Газогенератор 1 завантажують через завантажувальний отвір 12 деревним вугіллям, яким покривають колосник 3, у верхню область 4 завантажують виробничі і/або побутові відходи більше, чим на половину ємності газогенератора 1. Спрямовують від бокових стінок газогенератора 1 до центру через фурми 5 багаторівневі струмини 6 повітря. При відімкнених плазмотронах 9 підпалюють вугілля в нижній області 2 газогенератора 1 через спеціальний патрубок за допомогою запальника. Після підвищення температури в зоні горіння 7 газогенератора 1 до температури біля 1000 °C, здійснюють контроль складу отриманої газової суміші шляхом її підпалювання. При цьому газову суміш відводять через вихідний патрубок 11. На даному етапі у факелі візуально визначають наявність вкраплень та різних відтінків його кольору. Вмикають плазмотрони 9 із спрямуванням їх струмин 8 до верхньої області 10 зони горіння газогенератора 1. Підвищують температуру, утворюючи градієнт температур між областями 7 і 10 зони горіння газогенератора в межах діапазону величин від 1500 °C в нижній області і до 3000 °C, який регулюють відповідно до температури вуглеутворення завантажених виробничих і/або побутових відходів. В області біля колосника 3 підтримують температуру від 800 °C до 1000 °C. Повторно контролюють склад отриманої газової суміші на відповідність допустимим нормам смол та інших компонент газів і за необхідністю підвищують верхнє значення градієнту температур в межах зазначеного вище діапазону. Завдяки високій температурі тверде паливо, наприклад побутові відходи, швидше підсушується і швидше проходить усі перетворення у газогенераторі 1. Таким чином реалізують обернений режим роботи газогенератора 1, який відзначається більш чистою газовою сумішшю на виході, оскільки вона не проходить через невідпалені шари твердого палива. В області 10 зони горіння газогенератора 1 відбувається вуглеутворення, в області 7 - газифікація, в області 2 - хімічні процеси відновлювання. Запропонований спосіб формування зони горіння плазмотронного газогенератора дозволяє підвищити ефективність його роботи. Він пройшов успішні експериментальні випробування. 50 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 55 60 1. Спосіб формування зони горіння плазмотронного газогенератора, який містить операції завантаження газогенератора твердим паливом у вигляді вугілля, спрямування від бокових стінок газогенератора до центру багаторівневих струмин кисневмісного газу і підпалювання вугілля, містить операції вмикання плазмотронів, спрямування плазмових струмин, контроль температури в утвореній зоні горіння газогенератора, яку регулюють шляхом регулювання потужності струмин кисневмісного газу і підвищують температуру в зоні горіння газогенератора до 1500 °C, отриману газову суміш відводять через вихідний отвір газогенератора, який відрізняється тим, що зверху вугілля завантажують виробничі і/або побутові відходи, при 2 UA 111085 C2 5 10 15 відімкнених плазмотронах підпалюють вугілля в нижній області газогенератора за допомогою запальника, після підвищення температури в зоні горіння газогенератора до температури близько 1000 °C, здійснюють контроль складу отриманої газової суміші шляхом її підпалювання та контролю кольору факела, вмикають плазмотрони із спрямуванням їх струмин над утвореною зоною горіння газогенератора, якими підвищують температуру і створюють в зоні горіння газогенератора градієнт температур в межах діапазону величин від 1500 °С в нижній області і до 3000 °С в верхній області, який регулюють відповідно до температури вуглеутворення завантажених виробничих і/або побутових відходів, повторно контролюють склад отриманої газової суміші, яку відводять з нижньої області газогенератора нижче його зони горіння. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що градієнт температур регулюють за результатами контролю складу отриманої газової суміші і підвищують верхнє значення градієнта температур відповідно до встановлення допустимої норми смол та інших компонент газів. 3. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що газогенератор завантажують спочатку деревним вугіллям. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 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 3