Реактор газифікації для виробництва неочищеного газу

Реферат: У реакторі газифікації для виробництва СО- або Н2-вмісного неочищенного газу шляхом газифікації палива, що містить золу, з кисневмісним газом при температурах вище температури плавлення золи, при цьому всередині резервуара, що перебуває під тиском, передбачена утворена мембранною стінкою з протіканням охолодного середовища реакційна камера, потім перехідна зона, а також охолодна камера з послідовно розташованою у напрямку сили тяжіння шлаковою/водяною лазнею. Знайдене рішення, за допомогою якого контейнеру для шлаків надається економічно вигідна конфігурація при одночасному примноженні режимів роботи. Це досягнуто за рахунок того, що у шлаковій/водяній лазні (13) передбачений лійкоподібний контейнер (12) для збору шлаків, який у напрямку падіння шлаків (стрілка 18) оснащений другою лійкоподібною вставкою (15) як розділовий конус, стінка лійки якої щодо контейнера (12) для збору шлаків утворює охоплювану кільцеву щілину (17) і вільна крайова крайка (16) якої розташована над вільною крайовою крайкою (14) контейнера (12) для збору шлаків. UA 103406 C2 (12) UA 103406 C2 UA 103406 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід відноситься до реактора газифікації для виробництва СО-вмісного або Н2-вмісного неочищеного газу зазначеного в обмежувальній частині п. 1 формули винаходу виду. Подібний реактор газифікації відомий, наприклад, з WO 2009/036985 A1 заявника, при цьому у цьому літературному джерелі приводиться значне число додаткових прикладів рівня техніки, як, наприклад, US 4 4741584, в якому розглядається, насамперед, охолодження гарячого синтез-газу. Винахід займається, насамперед, проблемами, які виникають у реакторів подібного типу, при цьому винахід не обмежений особливо описаним тут реактором газифікації, він відноситься також до апаратів, у яких можуть виникати подібні, описані нижче більше докладно проблеми. Подібний апарат повинен бути придатний для того, щоб уможливлювати спосіб газифікації під тиском/спалювання тонко розпиленого палива, для чого часткове окислювання видів палива - вугільного пилу, тонко подрібненої біомаси, масла, смоли тощо - повинно відбуватися у реакторі. До цього відноситься також роздільний або спільний відвід шлаків або летучої золи й виробленого синтез-газу або димового газу. Повинно бути зроблено можливим охолодження продуктів реакції (газ і шлаки/летуча зола), наприклад за допомогою охолодження розпиленням, охолодження газом, охолодження за рахунок випромінювання, конвективних поверхонь нагрівання тощо, при цьому на закінчення необхідно приділяти увагу виводу через шлюз продуктів реакції з резервуара, що перебуває під тиском. У вже згаданій вище, що утворює рівень техніки WO 2009/036985 A1, вже описані міри для того, щоб також охолоджувати більше грубі частинки та індукувати циркуляційний потік для того, щоб уникнути відкладень. Завданням даного винаходу є, насамперед, надання контейнеру для шлаків економічно вигідної конфігурації при одночасному примноженні режимів роботи. У реактора газифікації описаного на початку типу це завдання вирішене відповідно до винаходу за рахунок того, що у шлаковій/водяній лазні передбачений воронкоподібний контейнер для збору шлаків, який у напрямку падіння золи оснащений другою воронкоподібною вставкою як осадовий конус, воронкоподібна стінка якого утворює щодо контейнера для збору шлаків кільцеву щілину й вільна крайова крайка якого розташована над вільною крайовою крайкою контейнера для збору шлаків. Оскільки зверху у воронкоподібний контейнер для збору шлаків постійно втікає суміш «газ/шлаки/охолодна вода», то завдяки запропонованій, частково двостінній конструкції воронкоподібної зони створюється переливний потік із воронкоподібної вставки у навколишню водяну лазню. Завдяки тому, що вільна крайова крайка внутрішнього конуса піднімається над стінкою воронки, додатково досягається, що можливі завихрення поверхні води при падінні більших частинок шлаків не приводять до того, що тоді охолодна вода зі занадто великими частинками шлаків вихлюпується назовні у навколишню водяну лазню. У варіанті здійснення відповідно до винаходу передбачено, що циліндр, який оточує охолодну камеру, має менший діаметр, ніж воронкоподібна вставка, що утворює розділовий конус. За рахунок цього забезпечується, що вищезгадана падаюча суміш «газ/шлаки/охолодна вода» напевно буде спрямована у внутрішню воронкоподібну вставку, при цьому газ може протікати у вільному просторі між крайовою крайкою циліндра, який оточує охолодну камеру, з одного боку, і поверхнею воронкоподібної вставки, з іншого боку, у навколишній вільний кільцевий простір. Винахід також передбачає, що утворена конічним контейнером для збору шлаків і розділовим конусом кільцеподібна щілина має такі розміри, що лише частинки заданої максимальної величини можуть перетікати через переливну крайку у контейнері для збору шлаків у розташовану нижче за рівнем водяну лазню. Інші деталі, ознаки й переваги винаходу випливають з нижченаведеного опису, а також з малюнка. На ньому показані: Фіг. 1принципове зображення у розрізі реактора газифікації відповідно до винаходу, Фіг. 2схематичний збільшений вигляд нижньої частини реактора газифікації з шлаковою/водяною лазнею. Показаний на фіг. 1 позначений у цілому посилальним позначенням 1 реактор газифікації має резервуар 2, що перебуває під тиском, у якому зверху донизу на відстані від резервуара 2, що перебуває під тиском, розташована оточена мембранною стінкою 3 реакційна камера 4. Підвідна лінія охолодного засобу, що живить мембранну стінку, позначена посилальним позначенням 5. При цьому мембранна стінка 3 через нижній конус 6 переходить у звужений канал як частина позначеної посилальним позначенням 8 перехідної зони, при цьому у 1 UA 103406 C2 5 10 15 20 25 30 звуженому перехідному каналі 7 позначені гасники завихрень 9. Посилальним позначенням 10а позначена крайка для стікання крапель у перехідній зоні 8 для рідкої золи у перехідній зоні на відстані від першої крайки 10 для стікання крапель на кінці перехідного каналу 7. До перехідної зони 8 примикає охолодна камера або охолодний канал 11, за яким слідує контейнер 12 для збору шлаків у водяній лазні 13. Як видно на фіг. 2, в описаному тут варіанті здійснення у водяній лазні 13 перебуває воронкоподібний контейнер 12 для збору шлаків, вільна крайова крайка 14 якого піднімається над рівнем рідини у водяній лазні 13. У цьому воронкоподібному контейнері 12 для збору шлаків концентрично розташована ще одна воронкоподібна вставка 15 для утворення розділового конуса, вільна верхня крайова крайка 16 якої, у свою чергу, піднімається над воронкоподібним контейнером 12 для збору шлаків. Між воронкоподібною вставкою 15 і стінкою контейнера 12 для збору шлаків утворена кільцева щілина 17. Тому що при роботі реактора 1 суміш «газ/шлаки/охолодна вода», яка витікає з охолодного каналу 11, стікає донизу, що показано на фіг. 2 стрілкою 18, то охолодна вода через кільцеву щілину 17 рухається нагору й перетікає через крайову крайку 14 у водяну лазню 13. За рахунок геометричних розмірів, тобто, насамперед, за рахунок конфігурації ширини кільцевої щілини 17, частинки, які втягуються через цю кільцеву щілину, обмежені за розміром, так що через цю кільцеву щілину у водяну лазню попадають тільки тверді речовини з обмеженим зверху розміром для того, щоб зайво не завантажувати або не ушкоджувати насоси та інші транспортні засоби. Оскільки крайова крайка 16 воронкоподібної вставки 15 перебуває над рівнем рідини у бункері 12 для збору шлаків, то ця конфігурація перешкоджає тому, що при утворенні більших шматків шлаків і, тим самим, хвилювань на поверхні рідини більші частинки можуть попадати через крайову крайку 16 у шлакову/водяну лазню 13. Течія (потік) газу через кінцеву крайку 20 охолодного каналу 11 позначена посилальним позначенням 19. Винос охолоджених шлаків символічно представляє стрілка 21. Звичайно, описані приклади здійснення винаходу можуть бути змінені у багатьох відношеннях, не виходячи за межі основної ідеї, так, наприклад, винахід не обмежується геометричною формою контейнера для збору шлаків із воронкоподібною вставкою, тут може бути також передбачена кругла форма перерізу, так і чотирикутна форма перерізу тощо. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 40 45 50 1. Реактор газифікації для виробництва СО- або Н2-вмісного неочищенного газу шляхом газифікації палива, що містить золу, з кисневмісним газом при температурах вище температури плавлення золи, при цьому всередині резервуара, що перебуває під тиском, передбачена утворена мембранною стінкою з протіканням охолодного середовища реакційна камера, потім перехідна зона, а також охолодна камера з послідовно розташованою у напрямку сили тяжіння шлаковою/водяною лазнею, який відрізняється тим, що у шлаковій/водяній лазні (13) передбачений лійкоподібний контейнер (12) для збору шлаків, що у напрямку падіння шлаків (стрілка 18) оснащений другою лійкоподібною вставкою (15) як розділовим конусом, стінка лійки якої щодо контейнера (12) для збору шлаків утворює охоплювану кільцеву щілину (17) і вільна крайова крайка (16) якої розташована над вільною крайовою крайкою (14) контейнера (12) для збору шлаків. 2. Реактор газифікації за п. 1, який відрізняється тим, що охолодну камеру (11) оточує циліндр, який має менший діаметр, ніж лійкоподібна вставка (15), що утворює розділовий конус. 3. Реактор газифікації за п. 1 або п. 2, який відрізняється тим, що утворена лійкоподібним контейнером (12) для збору шлаків і лійкоподібною вставкою (15) кільцева щілина (17) має такі розміри, що лише частинки заданої максимальної величини можуть перетікати через переливну крайку (14) контейнера (12) для збору шлаків у розташовану нижче за рівнем водяну лазню (13). 2 UA 103406 C2 3 UA 103406 C2 Комп’ютерна верстка В. Мацело 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 4