ГАЗИФИКАТОР УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ

Полезная модель относится к области химического машиностроения и может быть использована для получения газа из углеродсодержащего сырья.
Известен газификатор углеродсодержащего сырья, описанный в (RU 67581 U1, МПК C10J 3/20, опубл. 27.10.2007 г.), 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).
Недостатком известного устройства является низкая эффективность газификации углеродсодержащего сырья.
Наиболее близким техническим решением к заявленному является газификатор углеродсодержащего сырья, описанный в (RU 187978 U1, МПК C10J 3/20, опубл. 26.03.2019 г.), содержащий содержащий вертикальный футерованный корпус, внутри которого соосно установлены по крайней мере две полые вставки, выполненные снизу-вверх с нарастающими диаметрами и заведенные одна в другую с образованием кольцевых зазоров, при этом на поверхности вертикального футерованного корпуса выполнены по крайней мере две диаметрально-противоположные тангенциальные амбразуры, оси которых направлены между стыками двух лопастей соответствующего лопаточного завихрителя, выполненных в виде соответствующих полуколец, смонтированных на внутренней поверхности вертикального футерованного корпуса, выходной патрубок для отвода газа, выполненный в виде Г-образного колена, сопряженного с верхней частью вертикального футерованного корпуса, и зольник.
Недостатками этого газификатора углеродсодержащего сырья также является низкая эффективность газификации углеродсодержащего сырья, обусловленная следующими факторами:
неполной газификацией углеродсодержащего сырья, причиной которой служит потеря части углеродсодержащего сырья через перфорацию полуколец лопаточных завихрителей;
высоким риском полной закупорки выше расположенных диаметрально-противоположных тангенциальных амбразур отводимой золой, причиной которого является образование повышенного аэродинамического сопротивления в ниже расположенных диаметрально-противоположных тангенциальных амбразурах;
высоким риском закупорки кольцевых зазоров, причиной которого является высокое аэродинамическое сопротивление для выхода генераторного газа из газификатора.
Задачей полезной модели является создание высокоэффективного газификатора углеродсодержащего сырья.
Техническим результатом является повышение эффективности газификации углеродсодержащего сырья за счет устранения его потери, а также за счет снижения риска закупорки кольцевых зазоров и диаметрально-противоположных тангенциальных амбразур.
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Поставленная задача решается тем, что в газификаторе углеродсодержащего сырья, содержащим вертикальный футерованный корпус 1, внутри которого соосно установлены по крайней мере две полые вставки 1, выполненные снизу-вверх с нарастающими диаметрами и заведенные одна в другую с образованием кольцевых зазоров 5, при этом на поверхности вертикального футерованного корпуса 1 выполнены по крайней мере две диаметрально-противоположные тангенциальные амбразуры 2, оси которых направлены между стыками двух лопастей соответствующего лопаточного завихрителя, выполненных в виде соответствующих полуколец 3, смонтированных на внутренней поверхности вертикального футерованного корпуса 1, выходной патрубок для отвода газа, выполненный в виде Г-образного колена 6, сопряженного с верхней частью вертикального футерованного корпуса 1, и зольник 7, согласно полезной модели площадь поперечного сечения Г-образного колена 6 больше суммарной площади упомянутых кольцевых зазоров 5, на поверхности каждой полой вставки 1 дополнительно выполнены по крайней мере две диаметрально-противоположные тангенциальные амбразуры 2, оси которых направлены между стыками двух лопастей соответствующего лопаточного завихрителя, выполненных в виде соответствующих полуколец 3, смонтированных на внутренней поверхности соответствующей полой вставки 1, при этом соответствующие полукольца 3 и 3 лопаточных завихрителей соответственно закреплены на соответствующих внутренних поверхностях вертикального футерованного корпуса 1 и полых вставок 1 таким образом, что между соответствующими торцами упомянутых полуколец 3 и 3 лопаточных завихрителей соответственно образованы соответствующие кольцевые просветы 4 и 4, причем все упомянутые лопаточные завихрители расположены по всей высоте газификатора углеродсодержащего сырья.
В предпочтительных вариантах реализации заявленной полезной модели все упомянутые лопаточные завихрители по всей высоте газификатора углеродсодержащего сырья расположены равномерно относительно друг друга.
В предпочтительных вариантах реализации заявленной полезной модели все упомянутые лопаточные завихрители по всей высоте газификатора углеродсодержащего сырья расположены с технологическим шагом.
1
В предпочтительных вариантах реализации заявленной полезной модели вертикальный футерованный корпус 1 имеет полость в виде сложно-составного тела вращения наибольшего размера, а упомянутые полые вставки 1 выполнены в виде набора по крайней мере двух трубопроводов с разноразмерными полостями в виде сложно-составных тел вращения, соосно установленных друг в друга, причем каждый последующий трубопровод имеет основные размеры полости меньше аналогичных основных размеров полости предыдущего трубопровода.
1
В предпочтительных вариантах реализации заявленной полезной модели зольник 7 образован объединением соответствующих нижних секций вертикального футерованного корпуса 1 и упомянутых полых вставок 1, соответственно выполненных в виде соответствующих конусов, при этом упомянутый зольник снабжен шибером 8.
1
1
1
1
1
1
1
1
За счет того, что площадь поперечного сечения Г-образного колена 6 больше суммарной площади упомянутых кольцевых зазоров 5, на поверхности каждой полой вставки 1 дополнительно выполнены по крайней мере две диаметрально-противоположные тангенциальные амбразуры 2, оси которых направлены между стыками двух лопастей соответствующего лопаточного завихрителя, выполненных в виде соответствующих полуколец 3, смонтированных на внутренней поверхности соответствующей полой вставки 1, при этом соответствующие полукольца 3 и, 3 лопаточных завихрителей соответственно закреплены на соответствующих внутренних поверхностях вертикального футерованного корпуса 1 и полых вставок 1 таким образом, что между соответствующими торцами упомянутых полуколец 3 и 3 лопаточных завихрителей соответственно образованы соответствующие кольцевые просветы 4 и 4, причем все упомянутые лопаточные завихрители расположены по всей высоте газификатора углеродсодержащего сырья, обеспечивается устранение потери углеродсодержащего сырья, а также снижается риск закупорки кольцевых зазоров и диаметрально-противоположных тангенциальных амбразур. Таким образом, вышеперечисленная совокупность признаков, характеризующая заявленную полезную модель, обуславливает повышение эффективности газификации углеродсодержащего сырья.
На фиг. 1 схематично изображен вертикальный разрез газификатора углеродсодержащего сырья; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.
1
Газификатор углеродсодержащего сырья содержит вертикальный футерованный корпус 1, внутри которого соосно установлены по крайней мере две полые вставки 1, лопаточные завихрители, расположенные по всей высоте газификатора углеродсодержащего сырья, выходной патрубок для отвода газа, выполненный в виде Г-образного колена 6, сопряженного с верхней частью вертикального футерованного корпуса 1, и зольник 7.
На поверхности вертикального футерованного корпуса 1 выполнены по крайней мере две диаметрально-противоположные тангенциальные амбразуры 2, оси которых направлены между стыками двух лопастей соответствующего лопаточного завихрителя, выполненных в виде соответствующих полуколец 3, смонтированных на внутренней поверхности вертикального футерованного корпуса 1.
1
Упомянутые полые вставки 1 выполнены снизу-вверх с нарастающими диаметрами и заведены одна в другую с образованием кольцевых зазоров 5.
Площадь поперечного сечения Г-образного колена 6 больше суммарной площади упомянутых кольцевых зазоров 5.
1
1
1
1
На поверхности каждой полой вставки 1 дополнительно выполнены по крайней мере две диаметрально-противоположные тангенциальные амбразуры 2, оси которых направлены между стыками двух лопастей соответствующего лопаточного завихрителя, выполненных в виде соответствующих полуколец 3, смонтированных на внутренней поверхности соответствующей полой вставки 1.
1
1
1
1
При этом, как видно на фиг. 2, соответствующие полукольца 3 и 3 лопаточных завихрителей соответственно закреплены на соответствующих внутренних поверхностях вертикального футерованного корпуса 1 и полых вставок 1 таким образом, что между соответствующими торцами упомянутых полуколец 3 и 3 лопаточных завихрителей соответственно образованы соответствующие кольцевые просветы 4 и 4.
В предпочтительных вариантах реализации заявленной полезной модели все упомянутые лопаточные завихрители по всей высоте газификатора углеродсодержащего сырья расположены равномерно относительно друг друга. Как вариант, все упомянутые лопаточные завихрители по всей высоте газификатора углеродсодержащего сырья расположены с технологическим шагом.
1
В предпочтительных вариантах реализации заявленной полезной модели, как видно на фиг. 1, вертикальный футерованный корпус 1 имеет полость в виде сложно-составного тела вращения наибольшего размера, а упомянутые полые вставки 1 выполнены в виде набора по крайней мере двух трубопроводов с разноразмерными полостями в виде сложно-составных тел вращения, соосно установленных друг в друга, причем каждый последующий трубопровод имеет основные размеры полости меньше аналогичных основных размеров полости предыдущего трубопровода.
1
В предпочтительных вариантах реализации заявленной полезной модели, как видно на фиг. 1, зольник 7 образован объединением соответствующих нижних секций вертикального футерованного корпуса 1 и упомянутых полых вставок 1, соответственно выполненных в виде соответствующих конусов, при этом упомянутый зольник снабжен шибером 8.
Газификатор углеродсодержащего сырья работает следующим образом.
1
1
1
1
В диаметрально-противоположные тангенциальные амбразуры 2 и 2 подается подготовленная топливно-окислительная смесь, содержащая углеродсодержащее сырье, которое, попадая на упомянутые полукольца 3 и 3 лопаточных завихрителей, крутится на них в вихревом потоке до полной газификации. При этом при газификации в заявленном газификаторе часть топливно-окислительной смеси, закрученная по спирали, движется снизу-вверх по каналу, образованному между внутренней поверхность вертикального футерованного корпуса 1 и упомянутыми полукольцами 3 соответствующих лопастных завихрителей, а другая часть топливно-окислительной смеси, закрученная по спирали, движется снизу-вверх по каналам, соответственно образованным между соответствующими внутренними поверхностями полых вставок 1 и упомянутыми полукольцами 3 соответствующих лопастных завихрителей. При такой организации движения топливно-окислительной смеси в заявленном газификаторе углеродсодержащее сырье до его полной газификации не проваливаться вниз в зольник 7.
Как следствие, это обуславливает устранение риска неполной газификации твердого углеродсодержащего сырья вследствие его потери.
1
1
Генераторные газы, выделяющиеся в результате крутки топливно-окислительной смеси на упомянутых полукольцах 3 и 3 лопаточных завихрителей внутри вертикального футерованного корпуса 1 и полых вставок 1 соответственно, засасываются в кольцевые зазоры 5 за счет разрежения на выходном патрубке для отвода газа, выполненном в виде Г-образного колена 6. За счет того, что площадь поперечного сечения Г-образного колена 6 больше суммарной площади упомянутых кольцевых зазоров 5, достигается минимальное аэродинамическое сопротивление выходу генераторного газа из заявленного газификатора, и, как следствие, устраняется высокий риск закупорки упомянутых кольцевых зазоров 5.
1
1
1
Зола, образующаяся на упомянутых полукольцах 3 и 3 лопаточных завихрителей, соответственно проваливается сквозь кольцевые просветы 4 и 4 вниз, и попадает в зольник 7, где с помощью шибера 8 с затвором (не обозначен) удаляется по мере накопления. Таким образом, отвод золы происходит раздельно и независимо для вертикального футерованного корпуса 1 и полых вставок 1. Это обуславливает снижение риска полной закупорки диаметрально-противоположных тангенциальных амбразур отводимой золой.
Таким образом, заявленное техническое решение позволяет повысить эффективность газификации твердого углеродсодержащего сырья.