ВИХРЕВОЙ ГАЗОГЕНЕРАТОР ДЛЯ ГАЗИФИКАЦИИ МЕЛКОДИСПЕРСНОГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ

Полезная модель относится к области переработки сельскохозяйственных отходов с целью получения генераторного газа с последующим использованием его для выработки электрической энергии и тепла, а также производства высококачественной золы, используемой в различных отраслях промышленности и сельском хозяйстве.
Известен вихревой газогенератор (RU 2469073 C1, опубл. 10.12.2012), имеющий следующие три камеры (зоны): камера газификации, зона дожигания и камера пиролиза. Газогенератор имеет наружный корпус и внутренний футерованный водоохлаждаемый объем. Газогенератор предусматривает вертикальную загрузку материала в камеру газификации, куда тангенциально подается предварительно нагретый воздух. Затем последовательно газовзвесь проходит через зону дожигания, куда через перфорацию подается нагретый воздух, завихритель и камеру пиролиза. Газовсвесь покидает газогенератор через осевое отверстие в камере пиролиза, расположенного напротив завихрителя. Далее газ поступает в газоводяной теплообменник и затем в золоуловитель, где происходит улавливание золы и недогоревших частиц. Заявленный технический результат (повышенная степень газификации топлива и отсутствие скапливания золы в реакторе), достигается тем, что процесс происходит в объеме с интенсивным вихревым движением газовзвеси, выносящим золу из газогенератора.
Однако известная установка имеет следующие недостатки. Газ, покидающий газогенератор, имеет повышенное содержание золы, что нежелательно с точки зрения работы следом стоящего теплообменника, так как зола может приводить к износу его элементов и/или оседать на них. Кроме того, в известной установке процесс протекает быстро, а контроль и поддержание оптимальных параметров сложны в реализации, поэтому трудно обеспечить качество газа и золы. Ко всему прочему, известная конструкция не имеет люков для обслуживания, а в случае камеры пиролиза и возможности для их легкой реализации (с одного торца завихритель, а другого труба отвода газовзвеси).
Также в подобного рода устройствах нежелательно охлаждать футеровку водой. Это связано с тем, что при попадании воды на разогретую футеровку происходит ее разрушение. Кроме того, при водяном охлаждении теряется тепло, ввиду чего охлаждение лучше осуществлять воздухом, идущим в последствии на горение.
Задачей предлагаемой модели является устранение указанных недостатков и создание газогенератора, способного на многочасовую работу без применения ручного труда с получением генераторного газа, пригодного для применения в газопоршневых установках, а также получением золы с низким содержанием углерода. Технический результат заключается в повышении качества производимого генераторного газа и золы, а также в повышении надежности и простоты эксплуатации.
Задача решается, а технический результат достигается тем, что вихревой газогенератор для газификации мелкодисперсного растительного сырья содержит камеру газификации, в которую посредством дозирующей шнековой подачи из расходного бункера подается топливо, а также для создания интенсивного вращения газовсвеси в нее тангенциально подается воздух, камеру дожигания с установленным перед ней экраном и первую камеру пиролиза, при этом он снабжен второй камерой пиролиза, куда по конфузорным каналам подается газовзвесь из первой камеры пиролиза и из которой газ и зола отводятся раздельно, причем в обе камеры пиролиза осуществляется тангенциальная подача воздуха. Кроме того, во все камеры дополнительно может быть обеспечен подвод пара. Все камеры выполняются по форме тел вращения с горизонтальной осью симметрии.
Все камеры могут быть выполнены с огнеупорной футеровкой и в них могут быть установлены термопары. Камера газификации, а также обе камеры пиролиза могут быть оборудованы люками для обслуживания.
На фиг. 1 схематично изображен поперечный разрез газогенератора;
на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1;
на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1;
на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 2;
на фиг. 5 - разрез Г-Г на фиг. 2.
На чертежах позициями обозначено:
1 - камера газификации;
2 - камера дожигания;
3 - первая камера пиролиза;
4 - вторая камера пиролиза;
5 - расходный бункер;
6 - дозирующая шнековая подача;
7 - экран;
8 - труба отвода газа;
9 - конфузорные тангенциальные каналы;
10 - шнек отвода золы;
11 - трубы тангенциального подвода воздуха (пара);
12 - люки обслуживания;
13 - огнеупорная футеровка;
14 - рубашка охлаждения;
15 - термопары.
Вихревой газогенератор работает следующим образом.
Мелкодисперсное твердое органическое топливо подается из расходного бункера 5 посредством дозирующей шнековой подачи 6 в камеру газификации 1. В этой камере топливо подхватывается газовым вихрем, образуемым за счет тангенциальной подачи воздуха, посредством системы тангенциальных труб 11 и вовлекается во вращательное движение. Ввиду того, что на дне камеры газификации имеется некоторое количество тлеющего твердого топлива, а также благодаря тепломассообмену происходит нагрев вновь попавшего топлива с последующей газификацией. При этом часть образовавшегося газа сгорает с выделением необходимого для процесса тепла. Процесс контролируется посредством установленных в камерах термопар 15. Газ, пройдя через экран 7, попадает в камеру дожигания 2, где догорает кислород, подведенный в камеру газификации (в камере дожигания возможна незначительная подача воздуха). Затем процесс продолжается в первой камере пиролиза 3, куда также тангенциально подводится воздух (и пар). В этой камере происходит дальнейшая газификация и пиролиз с повышением температуры. Из первой камеры пиролиза газовзвесь посредством конфузорных каналов попадает во вторую камеру пиролиза 4, где также подводится некоторое количество воздуха. В этой камере под действием центробежных сил происходит отделение основного количества золы от газа. Зола отводится посредством шнека отвода золы 10 к системе транспортировки золы. А газ посредством трубы отвода 8 направляется в систему газоочистки и охлаждения. Для обеспечения условий протекания высокотемпературного процесса применяется огнеупорная футеровка 13. Тепло, прошедшее сквозь нее, может использоваться для нагрева воздуха в рубашке охлаждения 14.
Новизна предлагаемого вихревого газогенератора заключается в наличии дополнительной четвертой камеры, которая находится сбоку от других трех камер. Газ подается в нее из первой камеры пиролиза посредством конфузорных тангенциальных каналов. Из этой камеры предусмотрен отвод основной части золы посредством шнекового транспортера. Предусмотренный подвод воздуха и водяного пара (что также предлагается и для первой камеры пиролиза) в эту камеру позволяет более качественно управлять параметрами процесса. К тому же дополнительное время нахождения золы в газогенераторе благотворно сказывается на качестве газа и золы. Также за счет дополнительной камеры предлагаемая компоновка имеет люки для легкого доступа во все камеры. Охлаждение водой элементов, образующих внутренний футерованный объем, не производится, оно может быть заменено охлаждением воздухом, подающемся затем в камеры газификатора. Подача воздуха через перфорацию в камере дожигания почти полностью исключается, и предусмотрена подача некоторого количества пара. Также устраняется завихритель на выходе из камеры дожигания. Кроме всего прочего, на выходе из камеры газификации предусмотрен экран, улучшающий условия протекания процесса. Мелкодисперсное растительное сырье, последовательно проходя через четыре камеры, газифицируется, при этом газ частично сгорает. Во всех камерах осуществляется вращательное движение потока, для чего все камеры выполняются телами вращения с горизонтальными осями симметрии.