ГАЗОГЕНЕРАТОР ДВУХЭТАПНОГО ПРОЦЕССА ГАЗИФИКАЦИИ
GAS GENERATOR OF TWO-STAGE GASIFICATION PROCESS

Изобретение относится к газогенератору двухэтапного процесса газификации, который может быть использован в малой и средней энергетике, на автомобильном транспорте в качестве дешевых источников топлива из местного сырья без предварительной сушки, позволяющий газифицировать топливо с абсолютной влажностью до 120% в генераторный газ, пригодный для питания двигателей внутреннего сгорания или других устройств (и) последующего получения электрической энергии, используемых на производственные нужды.
Известен газогенератор обращенного процесса газификации, содержащий футерованный корпус с подсушкой опила в его верхней части и коаксиально установленным кожухом, образующим с корпусом «рубашку». Горячий генераторный газ, поднимаясь через рубашку между корпусом генератора и бункером топлива, за счет конвекционного тепла обеспечивает подсушку топлива. Влага из бункера удаляется посредством специальных устройств, (RU 2074884, МПК C10J 3/20, опубл. 10.03.1997) [1].
Недостатком данного газогенератора является то, что он не может работать на свежезаготовленных дровах повышенной влажности и при этом давать генераторный газ, который может быть использован в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания или других двигателей.
Известен газогенератор обращенного процесса газификации, который может быть использован для переработки влажного опила в генераторный газ, пригодный для питания ДВС, мобильных электростанций, и позволяет газифицировать опил с относительной влажностью до 120 вес. % в генераторный газ, пригодный для питания ДВС. Для повышения температуры в камере горения до 1200°-1500°С применен процесс частичного обратного захвата генераторного газа, который через дроссельную заслонку захватывается из патрубка и поступает по внутренней части коаксиального трубопровода в камеру горения. Частичная обратная подача генераторного газа в камеру горения позволяет, посредством повышения температуры, обеспечить интенсивное удаление влаги из опила через клапан, полноценное горение опила, подвергнутого пиролизу и максимальное разложение смолистых веществ. Горячий генераторный газ, поднимаясь через рубашку между корпусом генератора и бункером топлива, за счет конвекционного тепла обеспечивает подсушку топлива. Влага из бункера удаляется посредством специальных устройств, (RU 2341727, МПК F23B 30/00 C10J 3/20, опубл. 20.12.2008) [2].
Недостатком данного газогенератора является то, что он не может работать на свежезаготовленных дровах повышенной влажности и при этом давать генераторный газ, который может быть использован в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания или других двигателей.
Известен газогенератор, предполагающий использование тепла генераторного газа для нагрева пара для производства паровоздушной смеси и поступающего воздуха, наличие специальной камеры для сжигания смолы. Получаемый генераторный газ частично отправляется потребителю, а частично, после камеры подогрева генераторного газа - отправляется на сжигание в первичную камеру «горения». Данный газогенератор следует отнести к газогенератору обращенного типа, в котором часть генераторного газа отправляется в камеру «горения» (кислородную зону) для повторного прохождения цикла в тех же элементах устройства, (RU 2303050, МПК C10J 3/20, F23B 99/00, опубл. 20.07.2007) [3].
Недостатком данного газогенератора является то, что он не может работать на свежезаготовленных дровах повышенной влажности и при этом давать генераторный газ, который может быть использован в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания или других двигателей.
Наиболее близкое изобретение - двухзонный газогенератор [1, 2]. Он является объединением газогенераторов прямого и обращенного процесса. В нижней части газогенератора газификация воздухом или паровоздушной смесью происходит по прямому процессу (с движением газа вверх), а верхняя часть - по обращенному процессу (с движением газа вниз). При этом газ с двух направлений движется навстречу друг другу и отбирается посередине.
Недостатком данного газогенератора является то, что он не может работать на свежезаготовленных дровах повышенной влажности.
Технический результат заключается в том, что в качестве топлива допускается использование топлива большой влажности (в том числе дров свежей заготовки абсолютной влажностью до 120%.) и в ходе работы установки получается генераторный газ без смол, пригодный для использования в двигателях внутреннего сгорания или для других потребителей, предъявляющих повышенные требования к чистоте генераторного газа.
Технический результат достигается за счет того, что Газогенератор двухэтапного процесса газификации соединяет в себе прямой и обращенный процессы генерации, но в отличие от двухзонного газогенератора (в котором генераторный газ одновременно, а не поэтапно, идет навстречу друг другу с нижней и верхней частей устройств и отводится в центре) предполагает последовательное двухэтапное прохождение первичного газа через две зоны восстановления. При этом генераторный газ в первичной камере, проходя слой топлива из свежезаготовленной древесины высокой влажности, осуществляет ее сушку. Затем этот первичный газ, насыщенный смолами и парами воды принудительно направляется для прохождения через зону высоких температур вторичной камеры газогенератора, работающей по обращенному циклу и обеспечивающей получение газа, пригодного для двигателей внутреннего сгорания или других двигателей.
Изобретение поясняется графически (фиг. 1). На фиг. 1 представлен газогенератор двухэтапного процесса газификации, где
1 - Первичная камера, работающая как газогенератор прямого процесса (без зольника и колосниковой решетки).
2 - Вторичная камера, работающая как газогенератор обращенного типа (без зоны сухой перегонки и подсушки).
3 - Разделяющая зона.
4 - Подсистема трубопроводов и вентиляторов для подачи первичного газа из первичной камеры во вторичную камеру.
5 - Патрубок отбора первичного газа из первичной камеры.
6 - Пояс фурм подвода воздуха первичной камеры.
7 - Пояс фурм подвода воздуха вторичной камеры.
8 - Пояс фурм подачи первичного газа во вторичную камеру.
9 - Патрубок отбора генераторного газа, предназначенного потребителю.
Работа газогенератора двухэтапного процесса газификации осуществляется следующим образом.
Кислородную зону и зону восстановления первичной камеры 1 для обеспечения розжига газогенератора заполняют сухим топливом (древесный уголь, дрова). Зона сухой перегонки и зона подсушки первичной камеры 1 может заполняться сырыми свежезаготовленными дровами абсолютной влажностью до 120%.
После розжига газогенератора через фурмы подвода воздуха первичной камеры 6 в слой газифицируемого топлива подводится воздух. Под воздействием разрежения, создаваемого в верхней части газогенератора вытяжными вентиляторами подсистемы трубопроводов и вентиляторов 4 первичная камера начинает работать как газогенератор прямого процесса. Горячие газы, проходя сквозь слой топлива большой влажности, нагревают и осуществляют его сушку.
В верхней части первичной камеры газогенератора 1 через патрубок отбора первичного газа 5 производится отбор первичного газа. Такой газ не пригоден для питания двигателей внутреннего сгорания. Поэтому этот газ подается через подсистему трубопроводов и вентиляторов 4 во вторичную камеру 2 - газогенератор обращенного типа.
Разделяющая зона 3 предназначена для разделения первичной 1 и вторичной 2 камер устройства.
Вторичная камера 2 представляет собой газогенератор обращенного типа (без зоны сухой перегонки и подсушки). Воздух подается в верхнюю часть камеры через пояс фурм подвода воздуха 7. Вторичная камера 2 работает как газогенератор обращенного типа, при котором процесс горения (газогенерации) направляется вниз устройства. В кислородной зоне за счет экзотермических реакций в слое топлива происходит разогрев до 1200-1500°С.
Под поясом фурм подвода воздуха вторичной камеры 7 находится пояс фурм подачи первичного газа 8 (обогащенного смолами, парами воды и др.). В этой зоне происходят эндотермические реакции восстановления СО, разложения паров воды, смол и др. компонентов первичного газа.
После прохождения слоя топлива вторичной камеры 2 получается генераторный газ, пригодный для использования в двигателях внутреннего сгорания и других двигателях, отводящийся потребителю через патрубок 9.
Предлагаемая совокупность существенных признаков характеризует возможность переработки твердого топлива абсолютной влажностью до 120% в полноценный генераторный газ, который может применяться в двигателях внутреннего сгорания или других двигателях за счет двухэтапного процесса газификации.
Данное устройство доступно в изготовлении на современном уровне развития науки и техники, и может многократно обеспечить получение указанного технического результата, что позволяет сделать вывод о промышленной применимости предлагаемого изобретения.
Из уровня техники [1, 2, 3] известно 4 типа газогенераторов (исходя из возможных движений газа: верх-«прямой»; вниз-«обращенный»; вверх-вниз навстречу - «двухзонный»; горизонтально-«горизонтальный»). Газогенератор двухэтапного процесса газификации является пятым вариантом возможных типов газогенераторных установок (движение газа вверх-вниз в разные стороны).
Преимуществом газогенератора двухэтапного процесса газификации является то, что в качестве топлива допускается использование топлива большой влажности (в том числе дров свежей заготовки абсолютной влажностью до 120%.) и в ходе работы установки получается генераторный газ, пригодный для использования в двигателях внутреннего сгорания или для других потребителей, предъявляющих повышенные требования к чистоте генераторного газа.
Литература
1. Коллеров Л.К. Газомоторные установки / Л.К. Коллеров. - Москва: Машгиз, 1951. - 240 с., ил.
2. Токарев Г.Г. Газогенераторные автомобили / Г.Г.Токарев. - Москва: Машгиз, 1955. - 207 с., ил.
3. Газогенератор (в технике). - Текст: электронный // Большая советская энциклопедия: сайт.- URL: http://bse.sci-lib.com/article007972.html.