ГАЗИФИКАТОР УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ

Полезная модель относится к области химического машиностроения и может быть использована для получения синтез-газа из твердого топлива, в частности из водоугольных смесей (ВУС).
Из уровня техники известен прямоточный газогенератор вертикального типа под давлением на парокислородном дутье с использованием твердого топлива, измельченного до фракции мельче 100 мкм, см. патент США N 4272255, кл. 48-63, 1981 г.
Недостатком этого газификатора является невысокий КПД газификации (70-71%) и ненадежная работа из-за необходимости в радиационном теплообменнике, который работает в жестких условиях коррозионно-активной среды и быстро выходит из строя.
5
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип полезной модели, является прямоточный газогенератор вертикального типа, включающее вертикальный футерованный реактор с герметизированным внутренним пространством и загрузочным устройством в верхней части, плазменные горелки, установленные реакторе по его периметру, устройство для выпуска шлака и газоход для отходящих газов, см. RU №1836603, М. кл. F23G 5/00, 91 г.
Недостатком этого газогенератора является отсутствие средств для регулирования температуры по высоте реактора и неполная газификация перерабатываемого материала вследствие малого времени его пребывания в реакционном пространстве газогенератора.
Задачей, решаемой полезной моделью, является устранение указанных недостатков, а именно обеспечение возможности поддержания необходимой температуры по высоте реактора с увеличением времени пребывания перерабатываемого материала в реакционном пространстве газогенератора.
Решение указанной задачи обеспечено тем, что газификатор углеродсодержащего сырья, содержащий вертикальный футерованный корпус, узел ввода углеродсодержащего сырья, расположенный в верхней части корпуса, нижняя часть которого выполнена в виде отвода газа и шлака, амбразуры для горелок, расположенные по высоте корпуса, согласно полезной модели, в нижней части футерованного корпуса расположено Г-образное колено с амбразурой для горелки, выполненное в виде отвода газа и шлака, при этом по всей высоте вертикальной части корпуса от входа до колена равномерно расположены тангенциальные амбразуры для горелок, причем в верней части корпуса расположен патрубок для ввода газифицирующего агента, а корпус снабжен технологическими
карманами для установки контрольно-измерительных датчиков. В предпочтительных вариантах выполнения, тангенциальные амбразуры для горелок расположены с технологическим шагом; на каждом уровне по высоте вертикальной части корпуса выполнены две диаметрально-противоположные тангенциальные амбразуры с одинаковым направлением закрутки при образовании вихревого потока смеси газа и топлива; корпус дополнительно снабжен по крайней мере двумя люками - лазами, расположенными в верхней и нижней частях вертикальной части корпуса; узел ввода углеродсодержащего сырья выполнен в виде патрубка с распределительным участком, снабженным отверстиями для распределения водоугольной смеси (ВУС).
Такое выполнение газификатора обеспечивает его надежную и бесперебойную работу с повышением эффективности газификации.
На фиг.1 приведен продольный разрез общего вида газогенератора; на фиг.2 - сечение Н-Н фиг.1; на фиг.3 - сечение П-П фиг.1; на фиг.4 - сечение Р-Р фиг.2.
Газификатор углеродсодержащего сырья, содержит футерованный корпус 1, состоящий из вертикальной - 1а и нижней 1б частей. В верхней части корпуса расположен узел ввода углеродсодержащего сырья, выполненный в виде фасонного патрубка 2 (водоугольной смеси (ВУС)) и патрубок 3 для ввода газифицирующего агента. Нижняя часть 1б корпуса 1, являющаяся отводом газа и шлака выполнена в виде Г-образного колена с амбразурой 4 для горелки (условно не показана). Канал 5 амбразуры 4 направлен вдоль проходного канала Г-образного колена. Нижняя поверхность проходного канала Г-образного колена выполнена с уклоном, составляющим не менее 5° (см. фиг.1). По высоте вертикальной части 1а корпуса 1 равномерно расположены тангенциальные амбразуры 6 для тангенциальных горелок (условно не показаны). Тангенциальные амбразуры 6 расположены на равных расстояниях друг от друга, т.е. с технологическим шагом. Целесообразно, чтобы на каждом уровне по высоте вертикальной части 1а корпуса 1 были выполнены, по крайней мере, две диаметрально-противоположные тангенциальные амбразуры 6 (см. фиг.2) с одинаковым направлением закрутки при образовании вихревого потока смеси газа и топлива. Корпус 1 снабжен также технологическими карманами 7 для установки контрольно-измерительных датчиков, и, по крайней мере, двумя люками - лазами 8, расположенными в верхней и нижней частях вертикальной части 1а корпуса 1. Узел ввода углеродсодержащего сырья выполненный в виде фасонного патрубка 2 снабжен распределительным участком 2а с распределительными отверстиями 9 для разбрызгивания водоугольной смеси (ВУС). Корпус 1 установлен на основании 10.
Устройство работает следующим образом.
В фасонный патрубок 2 узла ввода углеродсодержащего сырья, подается водоугольная смесь (ВУС), через патрубок 3 подается газифицирующий агент (пар). При подаче в горелки топливно-окислительной смеси из амбразур 5 и 6 в реакционный объем газификатора поступают потоки высокотемпературных газифицирующих агентов. При этом внутри части 1а корпуса газификатора образуются вихревые потоки, в которых происходит газификация ВУС. В нижней части 16 корпуса поток высокотемпературных газифицирующих агентов, поступающий из амбразуры 4 эжектирует газопары из части 1а, при этом в этой части газификатора происходит окончательная газификация угля с разложением газопаров. Поток смеси газов и шлака поступает в устройства удаления шлака и очистки газа (условно не показаны). Вихревые потоки образованные струями высокотемпературных газифицирующих агентов, истекающими из амбразур 6, имеют скорость порядка 50-100 м/с, что обуславливает образование в вертикальной части 1а корпуса 1 образование интенсивно вращающегося вихревого потока, в котором протекает процесс газификации частиц угля с резкой интенсификацией тепло-массообменных и физико-химических процессов газификации. Под действием центробежных сил происходит сепарация взвешенных частиц на внутреннюю поверхность вертикальной части 1а с образованием постоянно возобновляемой шлаковой пленки, т.е. шлакового гарниссажа, который является тепловой изоляцией и защитным слоем от механического абразивного износа футерованной поверхности этой части корпуса. Частицы шлака с потоком газа выносятся из газификатора. Возможна также добавление в ВУС, например, в процессе помола угля флюсующих добавок (известь, доломит и пр.) для получения нужной основности шлака и вывода серы. За счет вихревого потока, образующегося в вертикальной части газификатора частицы газифицируемого материала движутся по спиральным нисходящим траекториям. Что значительно увеличивает время их пребывания в реакционной пространстве газификатора с обеспечением их полной газификации. Кроме того, за счет многоуровневого расположения тангенциальных амбразур обеспечивается возможность регулирования температуры газификации по высоте газификатора, что имеет значение при работе с ВУС из различных по сорту (и калорийности) углей.
Предложенный газификатора характеризуется надежной и бесперебойной работой с повышением эффективности газификации.