ВИХРЕВОЙ ГАЗОГЕНЕРАТОР ДЛЯ ГАЗИФИКАЦИИ МЕЛКОДИСПЕРСНОГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ

Полезная модель относится к устройствам для сжигания топлива, а именно, к вихревым газогенераторам для газификации мелкодисперсного растительного сырья и может быть использована при переработке сельскохозяйственных отходов с целью получения генераторного газа, а также производства высококачественной золы.
Из уровня техники известен вихревой газогенератор для газификации мелкодисперсного растительного сырья, содержащий теплоизолирующий корпус, в котором по ходу движения рабочей среды расположены первая и вторая камеры, выполненные по форме тел вращения и сообщающиеся между собой через первое осевое окно, выходное осевое окно и каналы тангенциальной подачи воздуха (см. патент RU 2469073, опубл. 10.12.2012). Первая камера представляет собой камеру газификации, а вторая - камеру пиролиза. Из выходного осевого окна рабочая среда направляется в газоводяной теплообменник и затем в золоуловитель, где происходит улавливание золы и недогоревших частиц. Недостатками известного устройства являются сложность управления процессом (из-за исключительно тангенциальной подачи воздуха) и повышенное содержание смол в выходящем газе, которые налипают на стенки стоящего далее оборудования грубой очистки и фиксируют на себе частички зольного остатка, что приводит к постепенному сужению проходных каналов.
Технической проблемой является создание эффективного вихревого газогенератора, обеспечивающего возможность надежного контроля процесса газификации и выработку высококачественного газа и золы. Технический результат заключается в повышении устойчивости физико-химического состава получаемых генераторного газа и золы. Поставленная проблема решается, а технический результат достигается тем, что вихревой газогенератор для газификации мелкодисперсного растительного сырья, содержащий теплоизолирующий корпус, в котором по ходу движения рабочей среды расположены первая и вторая камеры, выполненные по форме тел вращения и сообщающиеся между собой через первое осевое окно, выходное осевое окно и каналы тангенциальной подачи воздуха, снабжен расположенной перед выходным окном третьей камерой, также выполненной по форме тела вращения и сообщающейся со второй камерой через второе осевое окно, причем каждая камера снабжена, по меньшей мере, одной парой каналов тангенциальной и нормальной подачи воздуха, расположенных в одной плоскости, перпендикулярной продольной оси газогенератора и смещенной от центра этой камеры в сторону движения рабочей среды.
На фиг. 1 представлен осевой разрез предлагаемого газогенератора;
на фиг. 2 - сечение А-А по фиг. 1.
Предлагаемый вихревой газогенератор содержит три последовательные камеры дожигания 1, 2, 3 в форме тел вращения с горизонтальной осью. Камеры 1 и 2 сообщаются между собой через первое осевое окно 4, а камеры 2 и 3 - через второе осевое окно 5. Из камеры 3 рабочая среда (топливо + газ) с зольным остатком выводится через выходное осевое окно 6. Каждая камера 1-3 снабжена двумя парами каналов тангенциальной 7 и нормальной 8 подачи воздуха, что обеспечивает возможность регулировать соотношение соответствующих потоков. Каналы 7, 8 каждой пары расположены в одной плоскости, перпендикулярной продольной оси газогенератора и смещенной от центра этой камеры в сторону движения рабочей среды. Наличие трех отдельных камер с независимой подачей воздуха позволяет создать в каждой из них индивидуальные условия (температура, насыщенность кислородом, скорость вихря и т.д.) и, благодаря этому, надежно контролировать процесс газификации на каждом этапе.
Камеры 1-3 расположены в едином теплоизолирующем корпусе 9 с огнеупорной тонкой футеровкой из шамотного кирпича и/или жаропрочного бетона и с теплоизоляцией внешних поверхностей керамической ватой. В процессе работы газогенератора корпус 9 прогревается, за счет чего происходит нагрев вновь попавшего топлива с последующей газификацией и сгоранием образовавшегося газа с выделением необходимого для поддержания процесса тепла.
Устройство работает следующим образом.
В камеру 1 посредством дозирующей системы подачи из бункера (на чертежах не показано) подают топливо в виде мелкодисперсного растительного сырья и осуществляют поджиг. Для создания интенсивного направленного вращения поджигаемой смеси в камеру 1 по каналам 7 и 8 подают воздух. С целью поддержания заданной температуры первичного поджига камеру 1 оснащают патрубком подачи выработанного генераторного газа, прошедшего грубую отчистку (на чертежах не показано).
Из камеры 1 через окно 4 по оси вращения вихря рабочая среда направляется в камеру 2, где с подведением малой доли воздуха через каналы 7, 8 дожигают парообразные углеводороды, полученные в процессе газификации в камере 1. Затем через окно 5 рабочая среда направляется в камеру 3, куда также через каналы 7, 8 тангенциально и нормально подводят воздух и производят дальнейшую газификацию и пиролиз с повышением температуры. Задание направления вихревого потока в камерах 2 и 3 осуществляют путем подачи дополнительного воздуха по соответствующим каналам 7 и 8.
Поскольку каналы 7 и 8 в каждой камере 1-3 размещены ближе к окну 4-6 выхода рабочей среды, воздух подают непосредственно к тяжелой (из-за наличия «длинных» углеводородов) части смеси, вращающейся у выхода из камеры в максимальной близости к стенкам. Подаваемый с воздухом кислород окисляет небольшую долю «длинных» углеводородов (асфальтенов), что приводит к местному увеличению температуры и, как следствие, термическому разложению основной доли «длинных» углеводородов. Разложенные таким образом «длинные» углеводороды уменьшают свою плотность и смещаются ближе к оси вращения вихря, откуда выходят из камеры.
Благодаря описанным конструктивным особенностям предлагаемая полезная модель обладает повышенной надежностью и простотой эксплуатации и способна на многочасовую работу без применения ручного труда с получением генераторного газа без содержания смол («длинных» углеводородов - асфальтенов), пригодного для применения в газопоршневых установках без необходимости водной отчистки, а также обеспечивает возможность получения золы с низким содержанием углерода.