СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ КИПЯЩЕГО СЛОЯ ГАЗОГЕНЕРАТОРА

Полезная модель относится к области теплоэнергетики, в частности, к управлению тепловыми процессами, и может быть использована для регулирования температуры кипящего слоя с низкотемпературным автотермическим процессом газификации и может найти применение в различных отраслях промышленности (строительной, горной, коксохимической и др.)
Известно устройство для регулирования температуры кипящего слоя с помощью подвижной теплообменной поверхности (теплообменника, охлаждаемого теплоносителем - водой, воздухом и т.п.), вводимой в кипящий слой (Авт.св. СССР. №1174705 А МПК F27B 17/10, B01J 8/24, F27B 15/16, опубл. 23.08.85).
Недостатком такого устройства является низкая экономичность, заключающаяся в значительной потере теплоты непрореагировавшего топлива с уносом из-за охлаждения частиц топлива при их соприкосновении с теплообменной поверхностью, т.е. незавершенности реакции газификации (горения), а также большая вероятность спекания материала слоя из-за инерционности привода, осуществляющего движение теплообменной поверхности.
Наиболее близким к предложенной полезной модели является система регулирования температуры кипящего слоя, содержащая цилиндрический корпус газогенератора с расположенным внутри кипящим слоем, газораспределительной решеткой, разгрузочной трубой, узел перелива золы, вентилятор, загрузочный бункер с питателем, термоэлектрический термометр, установленный в нижней зоне кипящего слоя, термометр сопротивления, установленный в коллекторе газораспределительной решетки, и корректирующий прибор, вход которого соединен с термометром сопротивления, а выход - с входом регулятора уровня кипящего слоя, к другому входу которого подключен термоэлектрический термометр (Авт.св. СССР. №1250788 А1 МПК F23N 5/10 опубл. 23.08.85). Подача топлива в слой с повышенной теплотой сгорания (при сжигании неравномерно перемешанной смеси топлив) приведет к повышению температуры слоя и остановке питателя топлива (снижению расхода топлива). Однако, находящаяся в слое порция топлива после испарения влаги будет реагировать с окислителем (воздухом) с повышенной скоростью, что приведет к дальнейшему росту температуры слоя, спеканию материала слоя (аварийной остановке).
Недостатком известного устройства является низкие точность регулирования и надежность процесса в переходных режимах при газификации топлива с низкой или непостоянной теплотой сгорания (различной зольностью, влажностью) из-за тепловой инерционности кипящего слоя, ложных срабатываний системы регулирования, запаздывания выгрузки избытков материала из слоя через бункер накопитель.
Технической задачей полезной модели является повышение точности и скорости регулирования температуры кипящего слоя путем определения зоны максимальной температуры по высоте кипящего слоя и подаче охладителя в эту зону.
Решение технической задачи достигается тем, что в известной системе регулирования температуры кипящего слоя газогенератора содержащей цилиндрический корпус газогенератора с расположенным внутри кипящим слоем, газораспределительной решеткой, разгрузочной трубой, узел перелива золы, вентилятор, термоэлектрический термометр установленный внутри кипящего слоя, загрузочный бункер с питателем, термоэлектрический термометр и наконечники подачи охладителя расположены на расстоянии h от газораспределительной решетки, которое составило:
10d≥h≥15d,
где d - максимальный диаметр частиц из класса перерабатываемого топлива,
при этом наконечники подачи охладителя расположены равномерно по окружности корпуса газогенератора на расстоянии 1 друг от друга, выбранным из условия:
1/3D≥1≥1/5D,
где D - внутренний диаметр корпуса газогенератора,
Сущность полезной модели поясняется чертежами где: на фиг.1 изображена система регулирования температуры кипящего слоя газогенератора, на фиг.2 показано сечение А-А газогенератора, на фиг.3 приведен экспериментальный график зависимости температуры по высоте кипящего слоя.
Система регулирования температуры кипящего слоя газогенератора содержит цилиндрический корпус газогенератора 1 с внутренним диаметром D и с расположенным внутри кипящим слоем 2, газораспределительной решетки 3, термоэлектрическим термометром 4, расположенным на расстоянии h от газораспределительной решетки 3 которое составило 10d≥h≥15d, где d - максимальный диаметр частиц из класса перерабатываемого топлива. Кроме того, система содержит наконечники подачи охладителя 5, расположены внутри газогенератора 1 равномерно по его окружности на расстоянии 1 друг от друга выбранном из условия: 1/3D≥1≥1/5D, разгрузочную трубу 6, узел перелива золы 7 расположен на уровне верхней границы кипящего слоя 2, вентилятор 8, усилитель сигнала 9, вентиль 10, коллектор 11 на котором расположены наконечники подачи охладителя 5, загрузочный бункер 12, питатель топлива 13, при этом вентиль 10 соединен патрубком 14 с коллектором 11.
газораспределительной решетки 3, которое отвечает условию: 10d≥h≥15d, где d - максимальный диаметр частиц из класса перерабатываемого топлива, а расстояние 1 между наконечниками подачи охладителя 5 установленные внутри кипящего слоя 2 газогенератора 1, удовлетворяющее условию: 1/3D≥1≥1/5D, где D - внутренний диаметр корпуса газогенератора, что обеспечивает охлаждение и постоянство температуры кипящего слоя 2 в этой зоне при подаче охлаждающей жидкости.
Экспериментально первоначально устанавливались ограничения для перемещения термоэлектрического термометра и наконечников подачи охладителя по диаметру газогенератора. Для этого определялись (с помощью дополнительного датчика температуры) плоскости поперечного сечения реактора с максимальной температурой. Смещение наконечников подачи охладителя к центру на расстояние меньше 1/5D в этих плоскостях приводило к местному охлаждению неоднородности псевдоожижения и спеканию материала в центральных частях кипящего слоя.
Увеличение расстояния выдвижения наконечников подачи охладителя больше 1/3D приводило к абразивному износу трубки, связанной с наконечником (за счет ударов частиц от центрального фонтана).
В результате этих экспериментов установлено, что оптимальным (безаварийным) диапазоном смещения ВОФ по диаметру является установленный диапазон 1/3D≥1≥1/5D.
После установления диапазона перемещения наконечников подачи охладителя по диаметру был определен также диапазон их перемещения по высоте, который составляет 10d≥h≥15d.
Увеличение h>>15d приводит к тому, что охладитель попадает в зону, находящуюся выше зоны максимальных температур (эту зону называют также кислородной зоной). Капли охладителя, испаряясь, устремляются вверх, поскольку плотность капель ниже плотности частиц материала слоя, охлаждая восстановительное и надслоевое пространство, что приводит к незавершенности реакций газификации. Зона горения топлива при этом слабо охлаждается, что приводит к шлакованию зоны горения или снижает точность и скорость регулирования температуры кипящего слоя.
Уменьшение h<10d приводит к охлаждению нижней части кипящего слоя, затруднению и задержке во времени воспламенения частиц, что также снижает точность и скорость регулирования.
Использование полезной модели позволяет, за счет точности и скорости регулирования температуры кипящего слоя предотвратить спекание материала слоя, приводящего к остановке процесса и материальным затратам на его восстановление, и повысить экономичность процесса за счет исключения спекания материала слоя.