УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ В ТОПЛИВНЫЙ ГАЗ

Полезная модель относится к области производства из твердого углеродсодержащего топлива горючих газов, используемых в газодизельных электроагрегатах.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату является газогенератор двухзонного типа по патенту РФ на полезную модель № 14432 (МПК: C10J 3/00, F23B 1/00, заявлено 29.02.2000г., опубликовано 27.07.2000г.), предназначенный для производства топливного газа из твердого углеродсодержащего материала (мелкокускового торфа). Указанная газогенераторная установка содержит корпус, шахту (камеру газификации), в которую загружается перерабатываемый материал и в нижней части которой происходит термохимическая реакция получения топливного газа, колосниковую решетку, зольную камеру, люк для розжига, фурмы для подвода воздуха в зону газификации и газоотборный патрубок. Подвод воздуха в зону газификации осуществляется расположенными над колосниковой решеткой боковыми фурмами, центральной фурмой, а также расположенным в зольной камере под колосниковой решеткой патрубком. Центральная фурма проходит через боковую поверхность корпуса и шахты во внутреннюю центральную часть шахты и снабжена насадкой, по всей поверхности которой выполнены отверстия, через которые вдувается воздух, Размещение воздушных потоков обеспечивает сочетание процессов газификации по обращенному типу (в зоне между центральной и боковыми фурмами) и по прямому типу (в зоне между патрубком в зольной камере и газоотборным патрубком).
Недостатками указанного устройства является следующее.
При цилиндрической форме камеры газификации мощность установки ограничена вследствие неравномерного распределения вдуваемого боковыми фурмами воздуха от периферии к центру. Недостающее для эффективного процесса газификации в центре камеры газификации количество воздуха подается от центральной фурмы. Однако, даже наличие центральной фурмы не позволит существенно увеличить мощность установки за счет увеличения диаметра камеры газификации, так как вновь возникнет неравномерность подачи воздуха. Размещение центральной фурмы внутри камеры газификации препятствует прохождению твердого топлива и вызывает необходимость производить шуровку. Подача воздуха снизу в зону газификации через колосниковую решетку снижает срок службы колосниковой решетки из-за значительного разогрева ее при обдувании воздухом и постоянного контакта с кислородом воздуха. Кроме того, с потоком воздуха снизу в полученный топливный газ попадают частички золы и газифицируемого материала. Недостатком указанного газогенератора является также то, что он работает только на мелкокусковом твердом углеродсодержащем материале с линейными размерами, не превышающими 50 мм, и не обеспечивает полноту газификации материала, влажность которого превышает 45%. Газогенератор является стационарным сооружением, в нем не предусмотрены конструктивные элементы для его транспортировки и установки на месте эксплуатации.
Задачей заявляемой полезной модели является разработка такого конструктивного решения установки для переработки твердых углеродсодержащих материалов в топливный газ, которое обеспечило бы равномерную продувку всего объема камеры газификации, возможность работы с твердым материалом широкого фракционного состава, с широким диапазоном линейных размеров, различного морфологического состава и с повышенной влажностью. Кроме того, задачей предлагаемого технического решения является обеспечение возможности транспортировки элементов установки любым видом транспорта и монтажа установки в заданном месте эксплуатации без предварительной трудоемкой подготовки монтажной площадки.
Поставленная задача решается тем, что в установке для переработки твердых углеродсодержащих материалов в топливный газ, включающей загрузочный бункер и термохимический реактор, содержащий корпус, в котором размещены камера газификации с фурмами для подвода воздуха в зону газификации, колосниковая решетка, зольная камера, люк для розжига, газоотводные каналы и газоотборный патрубок, корпус термохимического реактора имеет прямоугольное сечение и в нем выполнена перегородка из футеровочного материала, между которой и стенками корпуса образованы с одной стороны - газоотводные каналы и газосборная камера с газоотборным патрубком, а с другой стороны - камера газификации с фурмами, в которой размещены колосниковая решетка, зольная камера, и люк для розжига, при этом фурмы расположены в наружной стенке камеры газификации над колосниковой решеткой тремя горизонтальными рядами, а в противоположной внутренней стенке камеры газификации на уровне среднего ряда фурм выполнены отверстия для выхода топливного газа в газоотводные каналы, причем газоотводные каналы имеют П-образную форму и сообщаются с расположенной над ними газосборной камерой. Поставленная задача решается также тем, что загрузочный бункер и термохимический реактор размещены в контейнерах, снабженных элементами крепления для соединения контейнеров между собой при монтаже установки.
Выполнение камеры газификации прямоугольной формы и равномерное расположение фурм в ее наружной стенке обеспечивает равномерную продувку всего объема камеры газификации. Прямоугольная форма камеры газификации также обеспечивает возможность работы на широком фракционном составе твердых углеродсодержащих материалов. Возможно использование длиномерных фрагментов твердых углеродсодержащих материалов с линейными размерами, ограниченными размерами загрузочного люка и камеры газификации. Размещение фурм над колосниковой решеткой уменьшает унос твердых частиц золы и газифицируемого материала с потоком топливного газа и увеличивает срок службы колосниковой решетки. Размещение фурм тремя горизонтальными рядами и расположение выходных отверстий топливного газа из камеры газификации на уровне среднего ряда фурм обеспечивает многозонный процесс газификации, сочетающий прямой, обращенный и поперечный типы газификации. Это позволяет значительно повысить полноту газификации твердых углеродсодержащих материалов. Выполнение газоотводных каналов П-образной формы обеспечивает вывод из потока топливного газа мелких твердых частиц газифицируемого материала и золы.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, на которых схематически показано; на фиг.1 - установка для переработки твердых углеродсодержащих материалов в топливный газ; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.
Установка для переработки твердых углеродсодержащих материалов в топливный газ включает загрузочный бункер 1 с крышкой 2 и термохимический реактор 3. Загрузочный бункер 1 имеет трапецеидальное сечение с большим основанием внизу для предотвращения зависания загружаемого материала на стенках бункера. Загрузочный бункер 1 помещен в контейнер 4 со стандартными размерами рам 5 и стандартными элементами крепления (не показаны). Термохимический реактор 3 содержит газоплотный металлический корпус 6 прямоугольного сечения с двойными стенками, между которыми расположен теплоизолирующий слой 7. Корпус 6 футерован изнутри огнеупорным материалом 8 и помещен в контейнер 9 со стандартными размерами рам и стандартными элементами крепления (не показаны); Внутри корпуса 6 расположена перегородка 10 из футеровочного материала, между которой и стенками корпуса 6 образованы с одной стороны камера 11 газификации, а с другой стороны - газоотводные каналы 12 и газосборная камера 13 с газоотборным патрубком 14. В нижней части камеры 11 газификации расположены люк 15 для розжига, колосниковая решетка 16 и зольная камера 17. Элементы колосниковой решетки выполнены из рельсового профиля, расположенного головкой рельса вниз, что обеспечивает отвод тепла от находящейся в зоне горения полки рельса и увеличивает долговечность решетки. Над колосниковой решеткой 16 в наружной стенке камеры 11 газификации расположены три горизонтальных ряда фурм 18, 19 и 20 для подвода воздуха в зону газификации. На противоположной внутренней стенке камеры 11 газификации на уровне среднего ряда фурм 19 выполнены отверстия 21 для выхода топливного газа в газоотводные каналы 12. Газоотводные каналы 12 имеют П-образную форму, выполнены из высокотемпературного футеровочного материала и сообщаются с расположенной над ними газосборной камерой 13 с газоотборным патрубком 14. На месте эксплуатации контейнер 4 с загрузочным бункером 1 устанавливают на контейнер 9 термохимического реактора 3 и соединяют контейнеры стандартными элементами крепления с соблюдением газоплотности стыка между загрузочным бункером 1 и загрузочным отверстием камеры 11 газификации. С торца к собранной установке вертикально крепят блок подъема кассет с перерабатываемым материалом (не показан). Блок газоочистки (не показан) располагают сбоку от реактора и связывают с ним коммуникациями для подачи воздуха и отвода газа. Все комплектующие установку блоки могут размещаться в контейнерах.
Установка работает следующим образом.
Твердый углеродсодержащий материал загружают через загрузочный бункер 1 в камеру газификации и поджигают одним из известных способов через люк, 15 для розжига. Материал, постепенно нагреваясь, сохнет и подвергается термическому разложению. В зоне над колосниковой решеткой 16 между нижним рядом фурм 20 и средним рядом фурм 19 газификация идет по прямому типу. В зоне между верхним рядом фурм 18 и средним рядом фурм 19 газификация идет по обращенному типу. А в зоне среднего ряда фурм 19 и выходного отверстия 21 идет процесс газификации поперечного типа. При этом обеспечивается возможность управления дутьем в каждой газификационной зоне в зависимости от состава газифицируемого материала и его влажности. Многозонный процесс газификации позволяет значительно повысить полноту газификации твердых углеродсодержащих материалов широкого морфологического состава с влажностью до 60%. Полученный топливный газ через отверстия 21, выходит в П-образные газоотводные каналы 12, опускается между вертикальными полками этих каналов, огибает их снизу и, меняя направление, поднимается вверх в газосборную камеру 13. При этом из потока газа выводятся мелкие твердые частицы золы и неразложившиеся частицы материала.
Предлагаемое конструктивное решение установки дозволяет увеличить ее мощность за счет увеличения длины камеры газификации без снижения качества продувки объема камеры газификации.
Контейнерное исполнение загрузочного бункера и термохимического реактора и использование стандартных размеров рам контейнеров с соответствующими стандартными элементами крепления позволяет транспортировать узлы любым видом транспорта и облегчает монтаж установки. При этом не требуется создания специальных фундаментов и помещений.