[go: up one dir, main page]

RU2293108C1 - Method of production of producer gas and device for realization of this method - Google Patents

Method of production of producer gas and device for realization of this method Download PDF

Info

Publication number
RU2293108C1
RU2293108C1 RU2005130464/04A RU2005130464A RU2293108C1 RU 2293108 C1 RU2293108 C1 RU 2293108C1 RU 2005130464/04 A RU2005130464/04 A RU 2005130464/04A RU 2005130464 A RU2005130464 A RU 2005130464A RU 2293108 C1 RU2293108 C1 RU 2293108C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
fuel
pyrolysis
zone
flow
Prior art date
Application number
RU2005130464/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Василий Викторович Костюнин (RU)
Василий Викторович Костюнин
Виктор Николаевич Потапов (RU)
Виктор Николаевич Потапов
Сергей Иванович Чуваев (RU)
Сергей Иванович Чуваев
Александр Владимирович Попов (RU)
Александр Владимирович Попов
Андрей Николаевич Бороздин (RU)
Андрей Николаевич Бороздин
Игорь Владимирович Гордеев (RU)
Игорь Владимирович Гордеев
Владимир Евгеньевич Овцын (RU)
Владимир Евгеньевич Овцын
Олег Михайлович Шабанов (RU)
Олег Михайлович Шабанов
Original Assignee
ООО "Вихревые системы"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ООО "Вихревые системы" filed Critical ООО "Вихревые системы"
Priority to RU2005130464/04A priority Critical patent/RU2293108C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2293108C1 publication Critical patent/RU2293108C1/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency
    • Y02P20/129Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

Landscapes

  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

FIELD: thermal processing of solid fuel.
SUBSTANCE: proposed method consists in pyrolysis and gasifying of solid fuel at temperature of 580-600°C at excess air coefficient of 0.15-0.25; processes are carried out simultaneously in suspended state in single reaction volume. Proposed method includes loading poly-dispersed fuel at size of particles no more than 10 mm followed by tangential feed of flow of air to both reaction zones preheated to temperature not below 300°C at rate of 7-15 nm/s. Air to pyrolysis zone is additionally fed by multi-jet flow directed radially. Flow rate of air is so adjusted that flow rate in gasifying zone exceeds that in pyrolysis zone by 1.5-2.5 times, thus ensuring continuous circulation of fuel till complete combustion. Device proposed for realization of this method has vertical metal housing which is cylindrical in upper and lower parts; in middle part housing is made in form of truncated cone. Housing is provided with cover having fuel loading hatch and with nozzles in pyrolysis and gasifying zones for tangential feed of air flow, system for discharge of producer gas in form of tube with cap located inside housing coaxially relative to it. Wall of housing in pyrolysis zone is provided with through perforations for forming multi-jet flow of air. Proposed method excludes use of refractory materials and special preparation of fuel, enhances ecological safety through reduction of contaminants by 3-5 times. There is no need in special training of attending personnel. Method provides for compensation for expenses for equipment during a period from 2 months to one year. Usage of metal is reduced by 3-7 times and cost of device is reduced by 1.5-3 times as compared with domestic analogs and by 3-5 times as compared with import analogs.
EFFECT: enhanced efficiency; increased service life of device; enhanced ecological safety.
3 cl, 1 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к области термической переработки твердого топлива (угля, измельченных древесных отходов, растительных остатков, бытового и промышленного мусора и т.п.) и может быть использовано в лесном, торфяном, сельском и других хозяйствах для получения дешевого газообразного топлива (генераторного газа), применяемого в энерготехнологических установках.The invention relates to the field of thermal processing of solid fuels (coal, shredded wood waste, plant residues, household and industrial waste, etc.) and can be used in forestry, peat, rural and other farms to produce cheap gaseous fuel (generator gas) used in energy technology installations.

Известны способы получения генераторного газа (переработки твердого топлива), включающие двустадийные процессы: газификацию твердого топлива и сжигание остатков топлива.Known methods for producing generator gas (processing of solid fuel), including two-stage processes: gasification of solid fuel and burning of fuel residues.

Устройства для осуществления этих способов содержат газогенераторы, котельные агрегаты и другие приспособления. [См., например, авт.св. СССР №1298479, МПК F 23 В 7/00, 1987; п. РФ №2099394, МПК C 10 J 3/86, 1997 и др.].Devices for implementing these methods include gas generators, boiler units and other devices. [See, for example, Auth. USSR No. 1298479, IPC F 23 B 7/00, 1987; p. of the Russian Federation No. 2099394, IPC C 10 J 3/86, 1997, etc.].

Известны также способы получения генераторного газа, включающие сжигание низкореакционных высококалорийных топлив (каменный уголь, антрацит) при высокой температуре с жидким шлакоудалением и низкотемпературное сжигание высокореакционного низкокалорийного топлива (опил, лузга и т.п.) с сохранением сухого шлакоудаления.There are also known methods for producing generator gas, including the burning of low-reaction high-calorie fuels (coal, anthracite) at high temperature with liquid slag removal and low-temperature burning of highly reactive low-calorific fuel (sawdust, husk, etc.) while maintaining dry slag removal.

Устройства для осуществления данных способов состоят, в основном, из циклонных топок вертикального типа, в которых воздух тангенциально поступает в нижнюю часть цилиндрической камеры. Топливо поступает в центр топки через верх камеры. Топочные (генераторные) газы вместе с золой отводятся в верхнюю часть топки. Многие топочные устройства выполняются по двухкамерной схеме: камера газификации и камера полного дожигания продуктов газификации. [См., например, Г.Ф.Кнорре. Циклические топки, Гос. энерг. изд., М. - Л., 1958 г., С.А.Белогуров и др. Циклонные топочные устройства для получения тепла при сжигании сельскохозяйственной биомассы в технологических процессах. Днепропетровский национальный университет, e-mail: fti-dnu@a-teleport.com и др.].Devices for implementing these methods consist mainly of vertical-type cyclone furnaces in which air tangentially enters the lower part of the cylindrical chamber. Fuel enters the center of the furnace through the top of the chamber. Flue (generator) gases along with ash are discharged to the top of the furnace. Many furnace devices are carried out according to a two-chamber scheme: a gasification chamber and a chamber for complete afterburning of gasification products. [See, for example, G.F. Knorre. Cyclical furnaces, state. energy ed., M. - L., 1958, S. A. Belogurov et al. Cyclone furnace devices for generating heat during the combustion of agricultural biomass in technological processes. Dnepropetrovsk National University, e-mail: fti-dnu@a-teleport.com et al.].

Кроме того, известны способы газогенерации путем проведения пиролиза твердого топлива (пирогенетический процесс, при котором сырье нагревают без доступа воздуха) при температуре 600-750°С и газификации (термохимический процесс превращения органической массы топлива в горючий газ за счет окисления воздухом, паровоздушной смесью, паром, парокислородной смесью и т.п.) при температуре более 1000°С.In addition, there are known methods of gas generation by pyrolysis of solid fuel (pyrogenetic process, in which the raw material is heated without air) at a temperature of 600-750 ° C and gasification (thermochemical process of converting the organic mass of fuel into combustible gas due to oxidation by air, vapor-air mixture, steam, steam-oxygen mixture, etc.) at a temperature of more than 1000 ° C.

Устройства для осуществления указанных способов состоят из газогенераторов различных типов (с неподвижным слоем топлива, с кипящим слоем и т.д.) и другого теплового и вспомогательного оборудования. [См., например, п. РФ №2147601, МПК C 10 J 3/20, 2000; п. РФ №2225429, МПК С 10 В 53/08, 2004; п. РФ №2242677, МПК С 10 В 53/00, 2004, з. РФ №2003112606, МПК C 10 J 3/20, 2004; з. РФ №2003137067, МПК F 23 B 1/14, 2005, и др.].Devices for implementing these methods consist of various types of gas generators (with a fixed layer of fuel, with a fluidized bed, etc.) and other thermal and auxiliary equipment. [See, for example, paragraphs of the Russian Federation No. 2147601, IPC C 10 J 3/20, 2000; p. RF №2225429, IPC С 10 В 53/08, 2004; p. RF №2242677, IPC С 10 В 53/00, 2004, з. RF №2003112606, IPC C 10 J 3/20, 2004; h. RF №2003137067, IPC F 23 B 1/14, 2005, etc.].

Описанные выше способы получения генераторного газа и устройства для их осуществления имеют следующий ряд общих технических недостатков:The above-described methods for producing generator gas and devices for their implementation have the following number of common technical disadvantages:

- низкую эффективность процессов, обусловленную неполным сжиганием топлива;- low efficiency of processes due to incomplete combustion of fuel;

- высокую температуру осуществляемых процессов, требующую применения огнеупоров и снижающую срок службы используемых аппаратов и их ремонтопригодность;- high temperature of the ongoing processes, requiring the use of refractories and reducing the service life of the devices used and their maintainability;

- необходимость подготовки топлива (сушка влажного топлива, сортировка по размерам частиц);- the need for fuel preparation (drying wet fuel, sorting by particle size);

- низкую калорийность получаемого генераторного газа (не более 5,5 МДж/м3);- low calorific value of produced gas (not more than 5.5 MJ / m 3 );

- экологическую опасность в результате выброса загрязняющих веществ в атмосферу;- environmental hazard resulting from the release of pollutants into the atmosphere;

- высокую металлоемкость устройств и низкий КПД;- high metal consumption of devices and low efficiency;

- сложность обслуживания и требование специальной подготовки кадров;- the complexity of the service and the requirement for special training;

- высокую цену установок (более 250000 руб. на отечественное оборудование).- the high price of installations (more than 250,000 rubles for domestic equipment).

Ближайшим отечественным аналогом заявляемого изобретения является способ получения генераторного газа, разработанный фирмой «Термотех» (г.Брянск), включающий пиролиз твердого топлива (отходов деревообработки) при температуре 900-1100°С.The closest domestic analogue of the claimed invention is a method of generating generator gas developed by Thermotech (Bryansk), including the pyrolysis of solid fuel (wood processing waste) at a temperature of 900-1100 ° C.

Устройство для реализации способа-аналога состоит из твердотопливного (газового) котла, вихревого газогенератора с камерой горения, расходного бункера, шнекового транспортера, редуктора и электродвигателя.A device for implementing the analogue method consists of a solid fuel (gas) boiler, a vortex gas generator with a combustion chamber, a feed hopper, a screw conveyor, a gearbox and an electric motor.

Подача топлива в газогенератор производится снизу, а первичного воздуха - сверху. Слой топлива постепенно перемещается в верхнюю часть, в зону активного горения. За время перемещения топливо подсушивается, газифицируется и загорается. Для дожигания вынесенных из слоя первичным воздухом горящих частиц предусмотрена подача вторичного воздуха по специальным каналам, расположенным тангенциально к камере горения. Под действием центробежных сил, возникающих при вращении воздуха, несгоревшие частицы топлива отбрасываются к цилиндрическим стенкам генератора и продолжают многократное вращение до своего полного выгорания.Fuel is supplied to the gas generator from below, and primary air from above. The fuel layer gradually moves to the upper part, to the zone of active combustion. During the movement, the fuel is dried, gasified and ignited. For afterburning of burning particles removed from the bed by primary air, secondary air is provided through special channels located tangentially to the combustion chamber. Under the action of centrifugal forces arising from the rotation of air, unburned fuel particles are discarded to the cylindrical walls of the generator and continue to rotate repeatedly until they burn out completely.

Калорийность получаемого газа составляет не более 4,6 МДж/м3, КПД=0,8, мощность 250 кВт, масса 500 кг, цена 250000 руб. [См. проспект фирмы «Термотех», http://www.yasen.ru/gazgen.htm]. Копия ближайшего отечественного аналога прилагается.The calorific value of the gas obtained is not more than 4.6 MJ / m 3 , efficiency = 0.8, power 250 kW, weight 500 kg, price 250,000 rubles. [Cm. Thermotech company prospectus, http://www.yasen.ru/gazgen.htm]. A copy of the nearest domestic analogue is attached.

Описанный выше ближайший аналог - способ и установка - позволяет получить генераторный газ, но он имеет традиционные недостатки: высокую температуру процесса, громоздкость и большую металлоемкость аппарата, а также высокую стоимость.The closest analogue described above — the method and installation — allows one to obtain generator gas, but it has traditional disadvantages: high process temperature, cumbersomeness and high metal consumption of the apparatus, as well as high cost.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является способ получения генераторного газа путем пиролиза и газификации твердого топлива (вихревая газификация), разработанный Датским техническим университетом, включающий загрузку топлива, тангенциальную подачу предварительно нагретого потока воздуха в зону пиролиза с одновременным проведением процессов во взвешенном состоянии в едином реакционном объеме. Пиролиз ведут при температуре не менее 1100°С, а газификацию - при температуре 750-800°С. Основные компоненты получаемого газа: СО2, СО, метан, водород, пар, смолы.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed invention is a method for producing generator gas by pyrolysis and gasification of solid fuel (vortex gasification), developed by the Danish Technical University, including loading of fuel, tangential flow of a preheated air stream into the pyrolysis zone with simultaneous processes in suspended state in a single reaction volume. Pyrolysis is carried out at a temperature of at least 1100 ° C, and gasification at a temperature of 750-800 ° C. The main components of the resulting gas: CO 2 , CO, methane, hydrogen, steam, resins.

Устройство для осуществления способа-прототипа содержит вертикальный металлический корпус, снабженный в верхней части крышкой с люком для загрузки топлива, имеет в зоне пиролиза сопла для тангенциальной подачи потока воздуха и систему отвода полученного генераторного газа. Устройство, имеющее форму цилиндра, снабжено также сушильной камерой для подготовки топлива и рукавным фильтром для очистки генераторного газа от смол. Воздух и топливо подают в корпус сверху. Топливо в процессе горения движется вниз и проходит через угольный слой. Полученный генераторный газ отводится через дно корпуса. [Demonstration of the Vortex Process for Biomass Gasifiers. Felicia Fock, Ulrik Henriksen og Kristine Thomsen. Poster and paper V2.82 in proceedings of 12th European Conference and Technology Exhibition on Biomass for Energy, Industry and Climate Protection. Amsterdam June 2002, pp.670-676. (Демонстрация процесса газификации биомассы. Фелиция Фок, Улрик Хенриксен и Кристина Томсен. Публикация и статья V2.82, написанная при прохождении 12-й Европейской конференции и технологической выставки на тему: «Энергия из биомассы, промышленности и защиты климата». Амстердам, июнь 2002, с.670-676).] Копия прототипа на английском языке и авторский перевод прилагаются.The device for implementing the prototype method contains a vertical metal case, equipped with a lid with a hatch for loading fuel in the upper part, has nozzles for tangential air flow in the pyrolysis zone and a system for removing the resulting generator gas. The cylinder-shaped device is also equipped with a drying chamber for preparing fuel and a bag filter for cleaning the generator gas from resins. Air and fuel are fed into the housing from above. Fuel in the combustion process moves down and passes through the coal layer. The resulting generator gas is discharged through the bottom of the housing. [Demonstration of the Vortex Process for Biomass Gasifiers. Felicia Fock, Ulrik Henriksen og Kristine Thomsen. Poster and paper V2.82 in proceedings of 12 th European Conference and Technology Exhibition on Biomass for Energy, Industry and Climate Protection. Amsterdam June 2002, pp. 670-676. (Demonstration of the process of gasification of biomass. Felicia Fock, Ulrik Henriksen and Christina Thomsen. Publication and article V2.82 written during the 12th European Conference and Technology Exhibition on “Energy from Biomass, Industry and Climate Protection.” Amsterdam, June 2002, p.670-676).] A copy of the prototype in English and the author's translation are attached.

Недостатки способа и устройства-прототипа:The disadvantages of the method and device prototype:

- низкая эффективность процессов, обусловленная ограниченной полнотой сгорания топлива с выносом непрореагировавших частиц вместе с генераторным газом из устройства;- low efficiency of processes due to the limited completeness of fuel combustion with the removal of unreacted particles together with the generator gas from the device;

- высокая температура процессов;- high temperature processes;

- необходимость подготовки топлива;- the need for fuel preparation;

- сложность аппаратурного оформления;- the complexity of the hardware design;

- недостаточная калорийность получаемого генераторного газа;- insufficient calorific value of the produced gas;

- ограниченный КПД установки;- limited installation efficiency;

- высокая цена (импортная технология и оборудование).- high price (imported technology and equipment).

Задачей настоящего изобретения является создание эффективного, экологически безопасного способа получения высококалорийного генераторного газа, осуществляемого на простом, дешевом, доступном массовому потребителю оборудовании.The present invention is the creation of an effective, environmentally friendly method for producing high-calorie generator gas, carried out on a simple, cheap, affordable mass consumer equipment.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе получения генераторного газа путем пиролиза и газификации твердого топлива, включающем загрузку топлива, тангенциальную подачу предварительно нагретого потока воздуха в зону пиролиза с одновременным проведением процессов во взвешенном состоянии в едином реакционном объеме СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ используют полидисперсное топливо с размером частиц не более 10 мм, к которому подают поток воздуха со скоростью 7-15 нм/сек, нагретый до температуры не менее 300°С, причем в зону пиролиза воздух дополнительно подают многоструйным потоком, направленным радиально; одновременно в зону газификации также подают воздух тангенциальнам потоком, имеющим идентичные с зоной пиролиза термодинамические характеристики; пиролиз и газификацию осуществляют при температуре 580-600°С и коэффициенте избытка воздуха 0,15-0,25 с регулированием расхода воздуха, который в зоне газификации в 1,5-2,5 раза превышает расход в зоне пиролиза, что обеспечивает непрерывную циркуляцию топлива до его полного сгорания.The problem is solved in that in the known method for producing generator gas by pyrolysis and gasification of solid fuel, including loading fuel, tangential supply of a preheated air stream to the pyrolysis zone with simultaneous processes in suspension in a single reaction volume, according to the INVENTION, polydisperse fuel with a size of particles of not more than 10 mm, to which an air flow is supplied at a speed of 7-15 nm / s, heated to a temperature of at least 300 ° C, and in the pyrolysis zone in spirit additionally fed multijet flow directed radially; at the same time, air is also supplied to the gasification zone by a tangential flow having thermodynamic characteristics identical to the pyrolysis zone; pyrolysis and gasification is carried out at a temperature of 580-600 ° C and an excess air coefficient of 0.15-0.25 with the regulation of air flow, which in the gasification zone is 1.5-2.5 times higher than the flow in the pyrolysis zone, which ensures continuous circulation fuel until it is completely burned.

В известном устройстве для получения генераторного газа, содержащем вертикальный металлический корпус, снабженный в верхней части крышкой с люком для загрузки топлива, имеющем в зоне пиролиза сопла для тангенциальной подачи потока воздуха и систему отвода полученного генераторного газа, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ в зоне пиролиза между соплами стенка корпуса имеется сквозная перфорация для создания многоструйного потока, в зоне газификации установлены сопла для тангенциальной подачи воздуха, а система отвода генераторного газа выполнена в виде трубы с колпаком и расположена внутри корпуса соосно с ним.In the known device for producing generator gas, comprising a vertical metal case, provided with a lid with a fuel loading hatch in the upper part, having nozzles for tangential air supply in the pyrolysis zone and an exhaust gas system for extracting the generated gas, ACCORDING TO THE INVENTION in the pyrolysis zone between the nozzles the wall of the body there is a through perforation to create a multi-jet flow, nozzles for tangential air supply are installed in the gasification zone, and the generator gas exhaust system is installed in in the form of a pipe with a cap and located inside the housing coaxially with it.

В устройстве СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ корпус в верхней и нижней частях имеет форму цилиндра, а в средней - усеченного конуса.In the device, ACCORDING TO THE INVENTION, the housing in the upper and lower parts has the shape of a cylinder, and in the middle - a truncated cone.

Осуществление способа получения генераторного газа в заявляемых условиях устраняет необходимость подготовки топлива и снижает температуру процессов за счет созданных аэродинамических условий движения потоков топлива и воздуха, при которых в нижнем цилиндре из-за тангенциальной подачи воздуха формируется основной вихревой поток, состоящий из кокса, воздуха, CO2 и Н2O; осуществляется газификация топлива, обеспечивающая теплом эндотермическую реакцию его разложения. Основной вихревой поток непрерывно поднимается вверх по спирали горизонтальными вращательными движениями, причем при прохождении конусной части корпуса его осевая составляющая уменьшается, а тангенциальная и радиальная составляющие увеличиваются. При этом количество воздуха, подаваемое в зону газификации, в 1,5-2,5 раза превышающее количество, подаваемое в зону пиролиза, обеспечивает высокую плотность основного вихря, что позволяет преодолеть силу тяжести частиц топлива и воспрепятствовать их падению. Одновременно в верхнем цилиндре возникают вторичные вихри за счет радиальной подачи воздуха многоструйным потоком через перфорированную стенку корпуса. В этих вторичных вихрях топливо вращается, прогревается, происходит его высокоскоростной пиролиз, при котором из частиц топлива удаляются летучие вещества, кислород диффундирует во внутренний объем частицы, взаимодействуя с углеродным скелетом и веществом, находящимся в межуглеродном пространстве. Вторичные вихри при встрече с основным потоком сообщают ему дополнительный импульс, поддерживая большие относительные скорости газовой и твердой фаз, уменьшая тем самым влияние силы тяжести на сепарацию частиц топлива. При этом происходит возвращение в зону пиролиза инерционных непрореагировавших частиц с возникновением их многократного вращения до полного сгорания. Мелкодисперсные частицы топлива - зола в количестве не более 1% - выводятся вместе с полученным генераторным газом.The implementation of the method of producing generator gas in the claimed conditions eliminates the need for fuel preparation and reduces the temperature of the processes due to the created aerodynamic conditions for the movement of fuel and air flows, in which the main vortex stream is formed in the lower cylinder due to the tangential air supply, consisting of coke, air, CO 2 and H 2 O; gasification of fuel is carried out, providing heat with the endothermic reaction of its decomposition. The main vortex flow continuously rises upward in a spiral with horizontal rotational movements, and as the conical part of the body passes through, its axial component decreases, while the tangential and radial components increase. In this case, the amount of air supplied to the gasification zone is 1.5-2.5 times higher than the amount supplied to the pyrolysis zone, provides a high density of the main vortex, which allows to overcome the gravity of the fuel particles and prevent them from falling. At the same time, secondary vortices arise in the upper cylinder due to the radial air supply by a multi-jet flow through the perforated wall of the housing. In these secondary vortices, the fuel rotates, warms up, its high-speed pyrolysis occurs, in which volatiles are removed from the fuel particles, oxygen diffuses into the internal volume of the particle, interacting with the carbon skeleton and the substance located in the inter-carbon space. Secondary vortices when they meet the main stream give him an additional impulse, maintaining large relative velocities of the gas and solid phases, thereby reducing the effect of gravity on the separation of fuel particles. In this case, inertial unreacted particles return to the pyrolysis zone with the occurrence of their repeated rotation until complete combustion. Fine particles of fuel - ash in an amount of not more than 1% - are removed together with the generated generator gas.

Следует отметить, что предварительный нагрев воздуха возможен от 300 до 600°С, однако уже при температуре 300°С происходит начало трансформации твердого топлива и начинается пиролиз. Увеличение данной температуры желательно, но приводит к усложнению и удорожанию системы теплообмена между воздухом и газом и поэтому нецелесообразно. До более высоких температур нагрев невозможен из-за нехватки физического тепла в газе и несовершенстве теплообмена между воздухом и газом. Следовательно, нагрев воздуха до температуры не менее 300°С необходим и достаточен для осуществления заявляемого способа.It should be noted that air preheating is possible from 300 to 600 ° С, however, even at a temperature of 300 ° С, solid fuel transformation begins and pyrolysis begins. An increase in this temperature is desirable, but leads to a complication and increase in the cost of the heat exchange system between air and gas and is therefore impractical. To higher temperatures, heating is impossible due to the lack of physical heat in the gas and the imperfection of heat exchange between air and gas. Therefore, heating the air to a temperature of at least 300 ° C is necessary and sufficient for the implementation of the proposed method.

Конструкция заявляемого устройства для получения генераторного газа объединена с предлагаемым способом единым изобретательским замыслом и обеспечивает его реализацию.The design of the inventive device for generating generator gas is combined with the proposed method by a single inventive concept and ensures its implementation.

Анализ известных технических решений позволяет сделать вывод о том, что заявляемое изобретение не известно из уровня исследуемой техники, что свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».Analysis of the known technical solutions allows us to conclude that the claimed invention is not known from the level of the studied technology, which indicates its compliance with the criterion of "novelty."

Сущность настоящего изобретения для специалистов не следует явным образом из уровня техники, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «изобретательский уровень».The essence of the present invention for specialists does not follow explicitly from the prior art, which allows us to conclude that it meets the criterion of "inventive step".

Возможность осуществления заявляемого способа получения генераторного газа с помощью предлагаемого устройства, состоящего из доступных, промышленно выпускаемых материалов и комплектующих, свидетельствует о соответствии изобретения критерию «промышленная применимость».The possibility of implementing the inventive method for producing generator gas using the proposed device, consisting of affordable, industrially produced materials and components, indicates the compliance of the invention with the criterion of "industrial applicability".

На чертеже схематично представлено заявляемое устройство для получения генераторного газа, где приняты следующие обозначения:The drawing schematically shows the inventive device for producing generator gas, where the following notation:

1 - металлический корпус;1 - metal case;

2 - теплообменная рубашка;2 - heat exchange shirt;

3 - разделительная перегородка;3 - dividing wall;

4 - крышка;4 - cover;

5 - люк для загрузки топлива;5 - a hatch for loading fuel;

6 - трубопроводы;6 - pipelines;

7 - регуляторы расхода воздуха;7 - air flow regulators;

8 - сопла в зоне пиролиза;8 - nozzles in the pyrolysis zone;

9 - сопла в зоне газификации;9 - nozzles in the gasification zone;

10 - сквозная перфорация стенки корпуса;10 - through perforation of the housing wall;

11 - труба;11 - pipe;

12 - колпак;12 - a cap;

13 - верхняя и нижняя части корпуса в форме цилиндра;13 - upper and lower parts of the body in the form of a cylinder;

14 - средняя часть корпуса в форме усеченного конуса;14 - the middle part of the body in the form of a truncated cone;

15 - газовоздушный теплообменник.15 - gas-air heat exchanger.

Предлагаемое устройство для получения генераторного газа содержит вертикальный металлический корпус 1 из нержавеющей стали, имеющий верхнюю и нижнюю цилиндрические части 13 и среднюю часть 14 в форме усеченного конуса. Корпус 1 имеет крышку 4 с люком для загрузки топлива 5. Корпус 1 оборудован теплообменной рубашкой 2 с разделительной перегородкой 3. Корпус 1 снабжен трубопроводами 6 с регуляторами расхода 7, соплами 8 в зоне пиролиза и 9 в зоне газификации. Между соплами 8 в зоне пиролиза стенка корпуса имеет сквозную перфорацию 10. Внутри корпуса 1 соосно с ним расположена система отвода полученного генераторного газа, состоящая из трубы 11 с колпаком 12.The proposed device for producing generator gas contains a vertical metal housing 1 made of stainless steel having upper and lower cylindrical parts 13 and a middle part 14 in the form of a truncated cone. Housing 1 has a cover 4 with a hatch for loading fuel 5. Housing 1 is equipped with a heat exchange jacket 2 with a dividing wall 3. Housing 1 is equipped with piping 6 with flow controllers 7, nozzles 8 in the pyrolysis zone and 9 in the gasification zone. Between the nozzles 8 in the pyrolysis zone, the wall of the casing has a perforation 10. Inside the casing 1, a system for extracting the generated generator gas is arranged coaxially with it, consisting of a pipe 11 with a cap 12.

Опытный образец устройства для получения генераторного газа изготовлен в условиях машиностроительного предприятия г.Екатеринбурга и испытан в течение 3 месяцев в условиях непрерывной работы.A prototype device for generating generator gas was made in the conditions of a machine-building enterprise in Yekaterinburg and was tested for 3 months under continuous operation.

Пример. Получение генераторного газа.Example. Generator gas production.

В корпус 1 через люк 5 загружали полидисперсное твердое топливо (отходы деревообработки) с размерами частиц 3-10 мм и влажностью 40-50%.Polydisperse solid fuel (wood processing waste) with a particle size of 3-10 mm and a humidity of 40-50% was loaded into the housing 1 through the hatch 5.

Одновременно тангенциально подавали предварительно нагретый до 300°С воздух. Нагрев воздуха в зоне газификации осуществляли в теплообменной рубашке 2 путем теплообмена со стенкой корпуса 1, а в зоне пиролиза - горячим генераторным газом, поступающим из трубы 11 в газовоздушный теплообменник 15. Воздух в зону пиролиза подавали со скоростью 10-12 нм/сек тангенциально по трубопроводам 6 через сопла 8 и дополнительным многоструйным потоком, направленным радиально, через перфорированную стенку 10. Одновременно воздух подавали в зону газификации с такой же скоростью и температурой через сопла 9 тангенциальным потоком. Количество воздуха устанавливали с помощью регуляторов расхода 7, причем в зоне пиролиза оно составляло 20 м3/ч, а в зоне газификации 40 м3/ч. Коэффициент избытка воздуха 0,20. С момента поступления топлива и воздуха в корпус 1 осуществляли получение генераторного газа с одновременным проведением пиролиза и газификации при температуре 600°С в едином реакционном объеме. Аэродинамические условия, созданные внутри корпуса 1, обеспечивали непрерывную циркуляцию топлива до его полного сгорания и получения генераторного газа, который отводили из корпуса 1 через трубу 11 с колпаком 12. Часть физического тепла полученного газа расходовали на нагрев воздуха, направляемого в зону пиролиза через теплообменник 15, а основной объем транспортировали к потребителю. (При увеличении температуры подаваемого воздуха выше 300°С течение процесса получения генераторного газа не изменяется).At the same time, air preheated to 300 ° C was tangentially fed. The air in the gasification zone was heated in a heat-exchange jacket 2 by heat exchange with the wall of the housing 1, and in the pyrolysis zone by hot generator gas coming from the pipe 11 into the gas-air heat exchanger 15. The air was supplied to the pyrolysis zone at a speed of 10-12 nm / s tangentially pipelines 6 through nozzles 8 and an additional multi-jet flow directed radially through a perforated wall 10. At the same time, air was supplied into the gasification zone at the same speed and temperature through the nozzles 9 by a tangential flow. The amount of air was set using flow regulators 7, and in the pyrolysis zone it was 20 m 3 / h, and in the gasification zone 40 m 3 / h. The coefficient of excess air is 0.20. From the moment fuel and air entered the building 1, generator gas was obtained with simultaneous pyrolysis and gasification at a temperature of 600 ° C in a single reaction volume. The aerodynamic conditions created inside the housing 1, provided continuous circulation of fuel until it was completely burned and the generator gas was produced, which was removed from the housing 1 through the pipe 11 with a cap 12. A part of the physical heat of the obtained gas was spent on heating the air sent to the pyrolysis zone through the heat exchanger 15 , and the bulk was transported to the consumer. (With an increase in the temperature of the supplied air above 300 ° C, the course of the process of producing generator gas does not change).

Мощность устройства 200 кВт; КПД=0,9; калорийность генераторного газа 8 МДж/м3; состав газа, %: СО 32, H2 25, СН4 3, N2 40; количество золы 1%; масса устройства 150 кг; цена 80000 руб.The power of the device is 200 kW; Efficiency = 0.9; the calorific value of the generator gas is 8 MJ / m 3 ; gas composition,%: СО 32, H 2 25, СН 4 3, N 2 40; the amount of ash 1%; device weight 150 kg; price 80,000 rub.

Как видно из приведенного примера, использование заявляемого изобретения по сравнению с ближайшим отечественным аналогом [См. проспект фирмы «Термотех», http://www.yasen.ru/gazgen.htm] и прототипом [«Demonstration of the vortex process for biomass gasifiers»] обеспечивает следующие технические и общественно полезные преимущества:As can be seen from the above example, the use of the claimed invention in comparison with the nearest domestic analogue [See Thermotech company prospectus, http://www.yasen.ru/gazgen.htm] and prototype [“Demonstration of the vortex process for biomass gasifiers”] provides the following technical and socially useful advantages:

- повышение эффективности способа с получением высококалорийного газа;- increasing the efficiency of the method with obtaining high-calorie gas;

- снижение температуры процесса, позволяющее отказаться от применения огнеупоров, повышающее срок службы устройства;- lowering the temperature of the process, eliminating the use of refractories, increasing the service life of the device;

- отсутствие специальной подготовки топлива;- lack of special fuel preparation;

- увеличение экологической безопасности за счет уменьшения в 3-5 раз количества загрязняющих веществ при выбросе в атмосферу;- increased environmental safety by reducing by 3-5 times the amount of pollutants when released into the atmosphere;

- техническую безопасность при эксплуатации устройства;- technical safety during operation of the device;

- высокий КПД;- high efficiency;

- отсутствие необходимости профессиональной подготовки персонала;- lack of need for professional training of staff;

- окупаемость оборудования в пределах от 2 месяцев до года;- payback of equipment in the range from 2 months to a year;

- снижение металлоемкости в 3-7 раз;- reduction of metal 3-7 times;

- уменьшение цены устройства в 1,5-3 раза по сравнению с отечественными аналогами и в 3-5 раз по сравнению с импортными изделиями.- a reduction in the price of the device by 1.5-3 times compared with domestic counterparts and 3-5 times compared with imported products.

Claims (3)

1. Способ получения генераторного газа путем пиролиза и газификации твердого топлива, включающий загрузку топлива, тангенциальную подачу предварительно нагретого потока воздуха в зону пиролиза с одновременным проведением процессов во взвешенном состоянии в едином реакционном объеме, отличающийся тем, что используют полидисперсное топливо с размером частиц не более 10 мм, к которому подают поток воздуха со скоростью 7-15 нм/с, нагретый до температуры не менее 300°С, причем в зону пиролиза воздух дополнительно подают многоструйным потоком, направленным радиально, одновременно в зону газификации также подают воздух тангенциальным потоком, имеющим идентичные с зоной пиролиза термодинамические характеристики, пиролиз и газификацию осуществляют при температуре 580-600°С и коэффициенте избытка воздуха 0,15-0,25 с регулированием расхода воздуха, который в зоне газификации в 1,5-2,5 раза превышает расход в зоне пиролиза, что обеспечивает непрерывную циркуляцию топлива до его полного сгорания.1. A method of producing generator gas by pyrolysis and gasification of solid fuel, including loading fuel, tangential supply of a preheated air stream to the pyrolysis zone with simultaneous suspension processes in a single reaction volume, characterized in that polydisperse fuel with a particle size of not more than 10 mm, to which an air flow is supplied at a speed of 7-15 nm / s, heated to a temperature of at least 300 ° C, and in addition to the pyrolysis zone, air is additionally supplied with a multi-jet stream directed radially, at the same time air is also supplied to the gasification zone by a tangential flow having thermodynamic characteristics identical to the pyrolysis zone, pyrolysis and gasification are carried out at a temperature of 580-600 ° C and an excess air coefficient of 0.15-0.25 with regulation of air flow, which the gasification zone is 1.5-2.5 times higher than the flow rate in the pyrolysis zone, which ensures continuous circulation of fuel until it is completely burned. 2. Устройство для получения генераторного газа, содержащее вертикальный металлический корпус, снабженный в верхней части крышкой с люком для загрузки топлива, имеющее в зоне пиролиза сопла для тангенциальной подачи потока воздуха и систему отвода полученного генераторного газа, отличающееся тем, что в зоне пиролиза между соплами стенка корпуса имеет сквозную перфорацию для создания многоструйного потока, в зоне газификации также установлены сопла для тангенциальной подачи воздуха, а система отвода генераторного газа выполнена в виде трубы с колпаком и расположена внутри корпуса соосно с ним.2. Device for producing generator gas, comprising a vertical metal casing, provided with a lid with a fuel loading hatch in the upper part, having nozzles for tangential air flow in the pyrolysis zone and a system for extracting produced gas, characterized in that in the pyrolysis zone between the nozzles the casing wall has through perforation to create a multi-jet flow, nozzles for tangential air supply are also installed in the gasification zone, and the system of exhaust gas generation is made in the form of the hull with a cap and is located inside the body coaxially with it. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что корпус в верхней и нижней частях имеет форму цилиндра, а в средней - усеченного конуса.3. The device according to claim 2, characterized in that the housing in the upper and lower parts has the shape of a cylinder, and in the middle - a truncated cone.
RU2005130464/04A 2005-09-30 2005-09-30 Method of production of producer gas and device for realization of this method RU2293108C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005130464/04A RU2293108C1 (en) 2005-09-30 2005-09-30 Method of production of producer gas and device for realization of this method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005130464/04A RU2293108C1 (en) 2005-09-30 2005-09-30 Method of production of producer gas and device for realization of this method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2293108C1 true RU2293108C1 (en) 2007-02-10

Family

ID=37862556

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005130464/04A RU2293108C1 (en) 2005-09-30 2005-09-30 Method of production of producer gas and device for realization of this method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2293108C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2469073C1 (en) * 2011-08-17 2012-12-10 Общество с ограниченной ответственностью "Вихревые газовые системы" Method of producing generator gas from plant material
RU2471000C1 (en) * 2011-06-20 2012-12-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт металлургической теплотехники" (ОАО "ВНИИМТ") Reducing gas obtaining method
RU2509052C2 (en) * 2008-06-11 2014-03-10 Кортус АБ Method and apparatus for producing synthesis gas
RU2577265C2 (en) * 2014-04-08 2016-03-10 Василий Викторович Костюнин Method of vortex gas generation and/or combustion of solid fuels and device for its implementation
RU187978U1 (en) * 2018-01-22 2019-03-26 Виктор Семёнович Злобин Carbonated Gasifier

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0498014A1 (en) * 1991-02-07 1992-08-12 MARTIN GmbH für Umwelt- und Energietechnik Method of supplying combustion air and firing installation
FR2704047A1 (en) * 1993-04-16 1994-10-21 Electricite De France Waste treatment and vitrification device.
RU2150045C1 (en) * 1998-01-22 2000-05-27 Институт проблем химической физики РАН Method for recovery of combustible solid domestic wastes
RU2152561C1 (en) * 1998-01-22 2000-07-10 Институт проблем химической физики РАН Condensed combustibles recovery method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0498014A1 (en) * 1991-02-07 1992-08-12 MARTIN GmbH für Umwelt- und Energietechnik Method of supplying combustion air and firing installation
FR2704047A1 (en) * 1993-04-16 1994-10-21 Electricite De France Waste treatment and vitrification device.
RU2150045C1 (en) * 1998-01-22 2000-05-27 Институт проблем химической физики РАН Method for recovery of combustible solid domestic wastes
RU2152561C1 (en) * 1998-01-22 2000-07-10 Институт проблем химической физики РАН Condensed combustibles recovery method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
http://www.yasen.ru/gazgen.htm. Demonstration of the Vortex Process for Biomass Gasifiers. Felicia Fock, Ulrik Hericsen og Kristine Thomsen. Poster and paper V2.82 in proceedings of 12 th European Conference and Technology Exhibition on Biomass for Energy, Industry and Climate Protection. Amsterdam, June 2002, pp.670-676. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2509052C2 (en) * 2008-06-11 2014-03-10 Кортус АБ Method and apparatus for producing synthesis gas
RU2471000C1 (en) * 2011-06-20 2012-12-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт металлургической теплотехники" (ОАО "ВНИИМТ") Reducing gas obtaining method
RU2469073C1 (en) * 2011-08-17 2012-12-10 Общество с ограниченной ответственностью "Вихревые газовые системы" Method of producing generator gas from plant material
RU2577265C2 (en) * 2014-04-08 2016-03-10 Василий Викторович Костюнин Method of vortex gas generation and/or combustion of solid fuels and device for its implementation
RU187978U1 (en) * 2018-01-22 2019-03-26 Виктор Семёнович Злобин Carbonated Gasifier

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yang et al. Co-gasification of woody biomass and microalgae in a fluidized bed
NO332082B1 (en) Method and apparatus for pyrolysis and gasification and organic substances or mixtures of substances
Loha et al. Gasifiers: types, operational principles, and commercial forms
RU2333929C1 (en) Method and device for hard fuel gasification
Akhator et al. Design and development of a small-scale biomass downdraft gasifier
Bukar et al. Assessment of biomass gasification: a review of basic design considerations
Mednikov A review of technologies for multistage wood biomass gasification
Dogru Experimental results of olive pits gasification in a fixed bed downdraft gasifier system
Simanjuntak et al. Experimental study and characterization of a two-compartment cylindrical internally circulating fluidized bed gasifier
CN103740409A (en) Multi-stage gas distribution high-temperature coal gasification device and method
RU2293108C1 (en) Method of production of producer gas and device for realization of this method
CN105861071B (en) A kind of combined biomass graded gasification furnace
Rani et al. Thermochemical conversion of food waste for bioenergy generation
CN106047415A (en) Method for preparing high-calorific-value gas through domestic waste oxygen-enriched pressurizing
RU76424U1 (en) INSTALLATION FOR DISPOSAL OF BIOMASS
Stasiek et al. Small scale gasification of biomass and municipal wastes for heat and electricity production using HTAG technology
CN104593080A (en) Efficient plasma furnace gasification system
Saravanathamizhan et al. Thermochemical conversion of biomass into valuable products and its modeling studies
WO2013140418A1 (en) Multi-condition thermochemical gas reactor
Mojaver et al. Plastic Waste Gasification
Gado et al. Design, realization of a fixed bed downdraft gasifier and conduction of preliminary gasification tests with balanites aegyptiaca hulls, rice husk and charcoal
CN201962258U (en) Renewable energy source power generation system
CZ295171B6 (en) Three-zone gasifier having a bypass and intended for gasification of biomass of vegetable origin
EP4151706B1 (en) A method and a device to produce low-tar- and low-dust product gas
WO2013068052A1 (en) Method and system for producing a producer gas

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20081001