RU2322641C2 - Method and device for processing condensed fuel - Google Patents
Method and device for processing condensed fuel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2322641C2 RU2322641C2 RU2006114599/03A RU2006114599A RU2322641C2 RU 2322641 C2 RU2322641 C2 RU 2322641C2 RU 2006114599/03 A RU2006114599/03 A RU 2006114599/03A RU 2006114599 A RU2006114599 A RU 2006114599A RU 2322641 C2 RU2322641 C2 RU 2322641C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactor
- fuel
- zone
- combustion
- solid
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 77
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 58
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 51
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 37
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 30
- 238000002309 gasification Methods 0.000 claims description 29
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 16
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract 2
- 239000000047 product Substances 0.000 abstract 2
- 239000012265 solid product Substances 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 7
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 5
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 description 3
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 3
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 235000011837 pasties Nutrition 0.000 description 2
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- UHZZMRAGKVHANO-UHFFFAOYSA-M chlormequat chloride Chemical compound [Cl-].C[N+](C)(C)CCCl UHZZMRAGKVHANO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 1
- 239000010849 combustible waste Substances 0.000 description 1
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000004058 oil shale Substances 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
- F23G5/20—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having rotating or oscillating drums
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/005—Rotary drum or kiln gasifiers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/02—Fixed-bed gasification of lump fuel
- C10J3/06—Continuous processes
- C10J3/14—Continuous processes using gaseous heat-carriers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/02—Fixed-bed gasification of lump fuel
- C10J3/20—Apparatus; Plants
- C10J3/30—Fuel charging devices
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/02—Fixed-bed gasification of lump fuel
- C10J3/20—Apparatus; Plants
- C10J3/32—Devices for distributing fuel evenly over the bed or for stirring up the fuel bed
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
- F23G5/02—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
- F23G5/027—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage
- F23G5/0276—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage using direct heating
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES
- F23J1/00—Removing ash, clinker, or slag from combustion chambers
- F23J1/02—Apparatus for removing ash, clinker, or slag from ash-pits, e.g. by employing trucks or conveyors, by employing suction devices
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2200/00—Details of gasification apparatus
- C10J2200/09—Mechanical details of gasifiers not otherwise provided for, e.g. sealing means
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2200/00—Details of gasification apparatus
- C10J2200/15—Details of feeding means
- C10J2200/156—Sluices, e.g. mechanical sluices for preventing escape of gas through the feed inlet
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/12—Heating the gasifier
- C10J2300/1223—Heating the gasifier by burners
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G2201/00—Pretreatment
- F23G2201/30—Pyrolysing
- F23G2201/303—Burning pyrogases
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G2201/00—Pretreatment
- F23G2201/30—Pyrolysing
- F23G2201/304—Burning pyrosolids
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G2205/00—Waste feed arrangements
- F23G2205/18—Waste feed arrangements using airlock systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G2900/00—Special features of, or arrangements for incinerators
- F23G2900/52002—Rotary drum furnaces with counter-current flows of waste and gas
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES
- F23J2900/00—Special arrangements for conducting or purifying combustion fumes; Treatment of fumes or ashes
- F23J2900/01007—Thermal treatments of ash, e.g. temper or shock-cooling for granulation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Gasification And Melting Of Waste (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к методам переработки конденсированных топлив, в том числе твердых горючих отходов, путем пиролиза и газификации горючих составляющих топлива в плотном слое и получения продуктов пиролиза и горючего газа и затем - с получением энергии. Переработка низкосортных конденсированных топлив, в том числе твердых бытовых отходов (ТБО), углей, нефтешламов, биомассы - это актуальная проблема, поскольку существующие методы их уничтожения/переработки не вполне экономически и экологически приемлемы. Значительные преимущества обеспечивает газификация конденсированных горючих, которая дает возможность использовать прогрессивные технологии выработки энергии и обеспечивает экологическую чистоту газовых выбросов.The present invention relates to methods for processing condensed fuels, including solid combustible waste, by pyrolysis and gasification of the combustible components of the fuel in a dense layer and obtaining products of pyrolysis and combustible gas and then with energy. Processing low-grade condensed fuels, including municipal solid waste (MSW), coal, oil sludge, biomass, is an urgent problem, since the existing methods for their destruction / processing are not quite economically and environmentally acceptable. Significant advantages are provided by condensed fuel gasification, which makes it possible to use advanced energy generation technologies and ensures the environmental cleanliness of gas emissions.
Известен ряд методов переработки конденсированных топлив в режиме горения с получением горючего газа, основанных на последовательной слоевой газификации твердых органических топлив в противотоке газа-окислителя в печах шахтного типа. Так, например, применительно к переработке горючего сланца, эта схема описана в патентах US-A-2796390 (Elliot) и US-A-2798032 (Martin et al.).A number of methods are known for processing condensed fuels in a combustion mode to produce combustible gas based on sequential layer-by-layer gasification of solid organic fuels in countercurrent oxidizing gas in shaft-type furnaces. So, for example, in relation to the processing of oil shale, this scheme is described in patents US-A-2796390 (Elliot) and US-A-2798032 (Martin et al.).
Общая схема газификации твердых органических топлив в противотоке газифицирующего агента может быть представлена в следующем виде. Газифицирующий агент, содержащий кислород и, возможно, воду и/или углекислый газ, поступает в зону горения, в которой кислород взаимодействует с углеродом твердого топлива в виде кокса или полукокса при температурах около 900-1500°С. Газифицирующий агент подается в реактор противотоком к топливу таким образом, что газ-окислитель по крайней мере частично предварительно пропускается через слой горячих твердых продуктов горения, в которых углерод уже отсутствует. В этой зоне происходит охлаждение твердых продуктов горения и нагрев газифицирующего агента перед его поступлением в зону горения. В зоне горения свободный кислород газифицирующего агента полностью расходуется и горячие газообразные продукты горения, включающие диоксид углерода и пары воды, поступают в следующий слой твердого топлива, называемый зоной восстановления, в которой диоксид углерода и водяной пар вступают в химические реакции с углеродом топлива, образуя горючие газы. Тепловая энергия раскаленных в зоне горения газов частично расходуется в этих реакциях восстановления. Температура газового потока снижается по мере того, как газ протекает сквозь твердое топливо и передает последнему свое тепло. Нагретое в отсутствие кислорода топливо подвергается пиролизу. В результате пиролиза получаются кокс, смолы пиролиза и горючие газы. Продукт-газ пропускается через свежезагруженное топливо с тем, чтобы газ остыл, а топливо подогрелось и просохло. Наконец, продукт-газ (содержащий пары углеводородов, водяной пар, а также пиролизные смолы) выводится для последующего использования.The general scheme of gasification of solid organic fuels in countercurrent gasification agent can be presented in the following form. A gasifying agent containing oxygen and possibly water and / or carbon dioxide enters the combustion zone, in which oxygen interacts with the carbon of solid fuel in the form of coke or semi-coke at temperatures of about 900-1500 ° C. The gasification agent is fed into the reactor countercurrent to the fuel in such a way that the oxidizing gas is at least partially preliminarily passed through a layer of hot solid combustion products in which carbon is already absent. In this zone, solid combustion products are cooled and the gasification agent is heated before it enters the combustion zone. In the combustion zone, the free oxygen of the gasifying agent is completely consumed and hot gaseous products of combustion, including carbon dioxide and water vapor, enter the next layer of solid fuel, called the reduction zone, in which carbon dioxide and water vapor react chemically with the carbon fuel, forming combustible gases. The thermal energy of the gases heated in the combustion zone is partially consumed in these reduction reactions. The temperature of the gas stream decreases as the gas flows through the solid fuel and transfers its heat to the latter. The fuel heated in the absence of oxygen undergoes pyrolysis. Pyrolysis produces coke, pyrolysis resins and combustible gases. The product gas is passed through freshly loaded fuel so that the gas cools and the fuel warms up and dries. Finally, the product gas (containing hydrocarbon vapors, water vapor, and pyrolysis resins) is discharged for later use.
Известны приложения подобной схемы к переработке изношенных шин (патент RU 2062284, Манелис и др.), твердых бытовых отходов (RU 20799051, Манелис и др.), нефтешламов и подобных нефтеотходов (RU 20799051, Манелис и др.), в которых совместно с перерабатываемым горючим в реактор загружается твердый кусковой инертный материал, который, в частности, обеспечивает равномерную газопроницаемость шихты в реакторе.Known applications of such a scheme for the processing of used tires (patent RU 2062284, Manelis and others), municipal solid waste (RU 20799051, Manelis and others), oil sludge and similar oil wastes (RU 20799051, Manelis and others), in which together with the processed fuel into the reactor is loaded with solid lumpy inert material, which, in particular, ensures uniform gas permeability of the charge in the reactor.
Вместе с тем, остается нерешенной существенная проблема - обеспечение стабильности протекания горения при газификации перерабатываемой шихты. Поскольку перерабатываемые материалы зачастую имеют неравномерную газопроницаемость и склонны к слипанию при пиролизе, то и фронт пиролиза и газификации может распространяться по сечению реактора неравномерно. В слое перерабатываемой шихты могут образоваться «прогары», по которым преимущественно протекает газовый поток, происходят обрушения материала в полости, образованные при горении, и одновременно могут формироваться практически газонепроницаемые области. Как следствие, распределение температуры в зоне горения оказывается неоднородным и плохо управляемым.At the same time, a significant problem remains unresolved - ensuring the stability of the flow of combustion during gasification of the processed charge. Since the processed materials often have uneven gas permeability and are prone to sticking together during pyrolysis, the front of the pyrolysis and gasification can also propagate unevenly over the reactor cross section. In the layer of the processed charge, “burnouts” can occur, through which the gas stream mainly flows, material collapses in the cavity formed during combustion, and at the same time practically gas-tight regions can form. As a result, the temperature distribution in the combustion zone is heterogeneous and poorly controlled.
Для решения проблемы равномерного распространения зон горения по загруженному материалу предложен метод газификации, описанный в US-A-4732091 (Gould), для газификации мусора. Согласно этому методу твердое топливо загружается в верхнюю часть вертикальной шахтной печи. Топливо направляют с управляемой скоростью через последовательность камер, разделенных горизонтальными подвижными решетками, в которых топливо пиролизуется и сгорает в противотоке паровоздушного газифицирующего агента. Этот метод дает способ для разрыхления мусора в процессе переработки и, таким образом, для обеспечения его равномерной газопроницаемости и для равномерного перемещения перерабатываемой шихты последовательно в зоны сушки, пиролиза, газификации, охлаждения. Дает он и способ управления поступлением топлива в соответствующие зоны. Основной недостаток метода - наличие в нем движущихся решеток. В высокотемпературных зонах движущиеся решетки неизбежно будут быстро изнашиваться. Кроме того, частицы пыли и смол будут отлагаться на движущихся конструкциях реактора, нарушая его работу.To solve the problem of uniform distribution of the combustion zones along the loaded material, a gasification method is proposed, described in US-A-4732091 (Gould), for gasification of garbage. According to this method, solid fuel is loaded into the top of a vertical shaft furnace. Fuel is directed at a controlled speed through a sequence of chambers separated by horizontal movable gratings in which the fuel is pyrolyzed and burned in countercurrent gas-vaporizing agent. This method provides a method for loosening debris during processing and, thus, to ensure its uniform gas permeability and for uniform movement of the processed charge sequentially in the zone of drying, pyrolysis, gasification, cooling. It also gives a way to control the flow of fuel into the corresponding zones. The main disadvantage of this method is the presence of moving gratings in it. In high temperature zones, moving grilles will inevitably wear out quickly. In addition, dust and tar particles will be deposited on the moving structures of the reactor, disrupting its operation.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение эффективной переработки конденсированных горючих, в том числе низкокалорийных, без использования дополнительных источников энергии. Для решения поставленной задачи предлагается способ газификации конденсированных горючих.The objective of the present invention is to provide efficient processing of condensed fuels, including low-calorie, without the use of additional energy sources. To solve this problem, a method of gasification of condensed fuels is proposed.
Предлагаемый способ включает следующие основные этапы.The proposed method includes the following main steps.
Конденсированное горючее в твердом, жидком или пастообразном состоянии, возможно содержащее твердые негорючие составляющие и влагу (далее "топливо"), загружают в реактор для проведения в нем последовательно сушки топлива и затем пиролиза/газификации горючих составляющих топлива. Кислородсодержащий газ-окислитель (например, воздух) подается в реактор через ту его часть, где накапливается твердый остаток переработки, так, чтобы в существенной мере направить газовый поток противотоком через плотный слой загруженного в реактор топлива. Топливо в реакторе проходит последовательно через ряд зон, как описано ниже. Сначала - через зону сушки, где температура топлива повышается до 200°С за счет теплообмена с потоком продукта-газа, фильтрующегося сквозь топливо; в этой зоне топливо высушивается, а газовый поток охлаждается перед выводом последнего из реактора. Газообразные продукты сушки, пиролиза и газификации выводятся из реактора после прохождения этой зоны как продукт-газ. Затем топливо поступает в зону пиролиза и коксования, где за счет теплообмена с газовым потоком температура постепенно возрастает с 200 до 800°С и горючие составляющие топлива пиролизуются с образованием кокса. Затем ококсованное топливо поступает в зону горения и газификации, где температура твердой фазы составляет 700-1400°С. Здесь кокс реагирует с горячим газом-окислителем с образованием топливного газа. Твердый остаток горения поступает в зону охлаждения, где он охлаждается противотоком газифицирующего агента от температуры горения до температуры разгрузки. Встречный поток газа-окислителя, в свою очередь, фильтруясь через плотный слой твердого остатка горения, нагревается до температуры, близкой к температуре горения, прежде, чем он поступает в зону горения.Condensed fuel in a solid, liquid or pasty state, possibly containing solid non-combustible components and moisture (hereinafter referred to as “fuel”), is loaded into the reactor to sequentially dry the fuel and then pyrolyze / gasify the combustible fuel components. An oxygen-containing oxidizing gas (for example, air) is supplied to the reactor through that part where the solid residue of the processing is accumulated, so that the gas flow is substantially directed in countercurrent flow through a dense layer of fuel loaded into the reactor. The fuel in the reactor passes sequentially through a series of zones, as described below. First, through the drying zone, where the temperature of the fuel rises to 200 ° C due to heat exchange with the flow of product gas filtered through the fuel; in this zone, the fuel is dried, and the gas stream is cooled before the latter is removed from the reactor. The gaseous products of drying, pyrolysis and gasification are removed from the reactor after passing through this zone as product gas. Then the fuel enters the pyrolysis and coking zone, where due to heat exchange with the gas stream, the temperature gradually increases from 200 to 800 ° C and the combustible components of the fuel pyrolyze with the formation of coke. Then, the coked fuel enters the combustion and gasification zone, where the temperature of the solid phase is 700-1400 ° C. Here, coke reacts with a hot oxidizing gas to form fuel gas. The solid combustion residue enters the cooling zone, where it is cooled by the countercurrent of the gasifying agent from the combustion temperature to the discharge temperature. The counter flow of the oxidizing gas, in turn, filtered through a dense layer of solid residue of combustion, is heated to a temperature close to the temperature of combustion, before it enters the combustion zone.
Вышеприведенная классификация зон отчасти произвольна. Эти зоны можно было бы определить и иначе, например по температуре газов, составу реагентов и т.п. В частности, в US-A-4732091 те же зоны названы иначе. При любой классификации зон существенным является то, что за счет противотока взаимопроникающих потоков газа и твердой загрузки происходит предварительный нагрев газа-окислителя (газифицирующего агента) на твердом остатке горения, а в дальнейшем горячие газообразные продукты горения передают свое тепло исходному топливу.The above classification of zones is somewhat arbitrary. These zones could be determined differently, for example, by the temperature of the gases, the composition of the reagents, etc. In particular, in US-A-4732091, the same zones are named differently. In any classification of zones, it is significant that due to the countercurrent of interpenetrating gas flows and solid loading, the oxidizing gas (gasifying agent) is preheated on the solid combustion residue, and subsequently, hot gaseous combustion products transfer their heat to the original fuel.
Для решения поставленной задачи необходимо обеспечить равномерную по сечению реактора степень переработки топлива и равномерность перемещения его в соответствующие зоны. Поставленная задача на существующем уровне техники решена лишь путем использования движущихся элементов в горячей зоне шахтной печи (US-A-4732091 (Gould)).To solve this problem, it is necessary to ensure a uniform degree of fuel processing over the reactor cross section and its uniform movement to the corresponding zones. The problem at the current level of technology is solved only by using moving elements in the hot zone of a shaft furnace (US-A-4732091 (Gould)).
Вместе с тем, широко известным устройством являются вращающиеся печи. Они широко используются для обжига цемента, для сжигания отходов. Вращение печи обеспечивает равномерное перемешивание перерабатываемого материала под действием собственного веса.However, rotary kilns are a widely known device. They are widely used for firing cement, for burning waste. The rotation of the furnace provides uniform mixing of the processed material under the action of its own weight.
Известно применение вращающейся печи для осуществления процесса газификации, например, описанное в патенте США 247322, выданном 30.09.1881. Из патентной заявки US-2005051066 известен метод газификации твердого топлива в режиме прямотока газ/твердый материал с использованием вращающейся печи. В патенте США 3990865 (Cybriwsky&Petersen) описан процесс газификации, осуществляемый во вращающейся слегка наклонной печи, в которой сторона ввода исходного материала находится выше стороны выгрузки материала. Твердый углеродсодержащий материал непрерывно подают во вращающуюся печь. Проходя по печи, материал, загружаемый при температуре ниже 315°С, проходит зоны предварительного нагревания, выхода летучих и постепенно нагревается до 871°С, и при этой температуре теряет склонность к агломерации, и далее поступает в зону газификации, куда под перемешиваемый слой подается окисляющая среда, содержащая пар, в результате чего образуются горючие газы, содержащие углеводороды, которые выводят со стороны печи, в которую загружают топливо.It is known to use a rotary kiln for carrying out a gasification process, for example, described in US Pat. No. 2,447,322 issued September 30, 1881. From patent application US-2005051066 there is known a method for gasifying solid fuels in a direct-flow gas / solid mode using a rotary kiln. US Pat. No. 3,9908,065 (Cybriwsky & Petersen) describes a gasification process carried out in a slightly inclined rotary kiln in which the feed inlet side is higher than the discharge side of the material. Solid carbonaceous material is continuously fed into a rotary kiln. Passing through the furnace, the material loaded at a temperature below 315 ° C passes through the preheating, volatile exit zones and gradually heats up to 871 ° C, and at this temperature it loses its tendency to agglomerate, and then enters the gasification zone, where it is fed under the mixed layer an oxidizing medium containing steam, resulting in the formation of combustible gases containing hydrocarbons that are discharged from the side of the furnace into which the fuel is loaded.
При вращении печи перерабатываемая шихта эффективно перемешивается под действием собственного веса. Однако в существующих вращающихся печах процесс горения протекает преимущественно над поверхностью шихты. Ни в одном из процессов газификации, проводимых в таких печах, не реализуются условия эффективного межфазного теплообмена, присущие плотному пористому слою. Настоящее изобретение позволяет сочетать преимущества процесса в плотном слое - эффективный межфазный теплообмен и перемешивание перерабатываемого материала под действием собственного веса при вращении реактора, присущее вращающимся обжиговым печам.When the furnace rotates, the processed charge is effectively mixed under its own weight. However, in existing rotary kilns, the combustion process proceeds predominantly above the surface of the charge. None of the gasification processes carried out in such furnaces implements the conditions for effective interfacial heat transfer inherent in a dense porous layer. The present invention allows you to combine the advantages of a dense-layer process — efficient interfacial heat transfer and mixing of the processed material under its own weight during the rotation of the reactor, inherent in rotary kilns.
Для решения поставленной задачи эффективного проведения противоточной газификации в плотном слое и стабилизации процесса горения в реакторе проводят загрузку конденсированного горючего в цилиндрический реактор, при этом в реакторе создается плотный слой топливной загрузки, подают в реактор, в ту его часть, где накапливаются твердые продукты переработки, кислородсодержащий газифицирующий агент, и проводят в реакторе газификацию топлива путем последовательного его пребывания в зонах сушки, пиролиза, горения и газификации, охлаждения в потоке газа, фильтрующегося сквозь плотный слой топлива противотоком к перемещению топлива вдоль оси реактора; при этом, с целью стабилизации процесса горения в реакторе и обеспечения равномерного пребывания топлива в плотном слое в вышеуказанных зонах, цилиндрический реактор располагают с наклоном его оси под углом к горизонту и приводят его во вращение таким образом, что происходит пересыпание материала в направлении, перпендикулярном оси реактора, и вдоль оси реактора и происходит заполнение пустот, образующихся при выгорании низкоплотных материалов. Газифицирующий агент при этом подают со стороны нижерасположенного конца цилиндрического реактора, а продукт-газ отбирают от противоположного конца.To solve the problem of efficiently conducting countercurrent gasification in a dense layer and stabilizing the combustion process in the reactor, condensed fuel is loaded into a cylindrical reactor, while a dense layer of fuel loading is created in the reactor, it is fed into the reactor, to that part where solid processed products are accumulated, oxygen-containing gasification agent, and the gasification of fuel is carried out in the reactor by its sequential stay in the zones of drying, pyrolysis, combustion and gasification, cooling gas stream, filtered through a dense fuel layer countercurrent to the fuel movement along the reactor axis; at the same time, in order to stabilize the combustion process in the reactor and ensure uniform stay of fuel in a dense layer in the above zones, the cylindrical reactor is arranged with its axis inclined at an angle to the horizontal and rotated so that the material is poured in the direction perpendicular to the axis reactor, and along the axis of the reactor and the filling of the voids formed during the burning of low-density materials. The gasifying agent is supplied from the side of the downstream end of the cylindrical reactor, and the product gas is taken from the opposite end.
Наклон оси цилиндрического реактора выбирают в пределах от 22 до 65 градусов к горизонту. При выборе угла наклона меньше указанного нижнего предела не образуется плотного слоя сыпучего материала в наклонном реакторе. Напротив, образуется слой твердого топлива, над которым устанавливается газовый поток. При этом газовый поток не фильтруется сквозь топливо и не реализуется основное преимущество газификации в плотном слое - высокая эффективность межфазного теплообмена, а также не обеспечивается равномерность протекания процесса по сечению реактора. При выборе угла наклона более указанного верхнего предела не обеспечивается должное перемешивание твердого материала в случае образования «прогаров».The slope of the axis of the cylindrical reactor is selected in the range from 22 to 65 degrees to the horizon. When choosing an angle of inclination less than the specified lower limit does not form a dense layer of granular material in an inclined reactor. On the contrary, a solid fuel layer forms over which a gas stream is established. At the same time, the gas stream is not filtered through the fuel and the main advantage of gasification in the dense layer is not realized - the high efficiency of interfacial heat transfer, and the uniformity of the process along the reactor cross section is not ensured. When choosing an angle of inclination greater than the specified upper limit, proper mixing of the solid material is not ensured in the case of the formation of "burnouts".
Наилучшее сочетание условий перемещения топлива вдоль оси реактора и равномерности строения зоны горения достигается при выборе угла наклона оси реактора к горизонту от 40 до 50 градусов.The best combination of conditions for the movement of fuel along the axis of the reactor and the uniformity of the structure of the combustion zone is achieved by choosing the angle of inclination of the axis of the reactor to the horizon from 40 to 50 degrees.
Предпочтительно, период вращения реактора должен быть достаточно мал, чтобы обеспечить перемешивание материала в зоне горения. Это позволяет реализовать предлагаемый процесс при меньшей длине реактора. Для достижения эффективного воздействия вращения на весь объем материала, находящегося в зоне горения, при условии, что размеры зоны горения вдоль оси реактора по порядку величины не превышают D - диаметр проходного сечения реактора (м), необходимо обеспечить достаточную скорость вращения реактора. Если объемная скорость выгрузки твердого остатка переработки составляет V (м3/ч), то среднее время пребывания твердого остатка в зоне горения составит приблизительно πD3/4V (ч). Период вращения реактора Т предпочтительно должен составлять не более чем приблизительно D3/4V (ч), чтобы обеспечить не менее чем трехкратное перемешивание материала за время, что он находится в зоне горения.Preferably, the rotation period of the reactor should be small enough to allow mixing of the material in the combustion zone. This allows you to implement the proposed process with a shorter reactor length. In order to achieve an effective effect of rotation on the entire volume of material located in the combustion zone, provided that the dimensions of the combustion zone along the axis of the reactor do not exceed an order of magnitude D - the diameter of the reactor cross section (m), it is necessary to ensure a sufficient rotation speed of the reactor. If the volumetric rate of discharge of the solid residue of the processing is V (m 3 / h), then the average residence time of the solid residue in the combustion zone will be approximately πD 3 / 4V (h). The rotation period of the reactor T should preferably be not more than approximately D 3 / 4V (h), in order to ensure at least three times the mixing of the material during the time that it is in the combustion zone.
Предпочтительно, перерабатываемое топливо должно представлять собой твердый кусковой материал, который достаточно проницаем для фильтрующегося газового потока. При недостаточной проницаемости топлива, в частности при переработке мелкодисперсных, жидких или пастообразных топлив, совместно с топливом в реактор загружают кусковой твердый негорючий материал, который обеспечивает как равномерную газопроницаемость топливной загрузки в реакторе, так и улучшает условия перемешивания материала в зоне горения в случае образования прогаров. В случае переработки жидких или пастообразных материалов не обязательно требуется проводить предварительное их смешение с твердым кусковым материалом перед загрузкой в реактор, поскольку равномерное перемешивание загрузки обеспечивается при вращении реактора. Для обеспечения условий перемешивания материалов в зонах пиролиза и горения, предпочтительно, добавляемый в шихту твердый инертный материал должен отличаться по плотности от перерабатываемого топлива.Preferably, the reprocessing fuel should be solid lumpy material that is sufficiently permeable to the filtered gas stream. In case of insufficient permeability of the fuel, in particular during the processing of finely dispersed, liquid or pasty fuels, together with the fuel, lumpy solid non-combustible material is loaded into the reactor, which provides both uniform gas permeability of the fuel charge in the reactor and improves the mixing conditions of the material in the combustion zone in case of burnout formation . In the case of processing liquid or paste materials, it is not necessary to pre-mix them with solid lumpy material before loading into the reactor, since uniform mixing of the load is ensured during rotation of the reactor. To ensure the mixing conditions of the materials in the pyrolysis and combustion zones, preferably, the solid inert material added to the charge should differ in density from the processed fuel.
Процесс осуществляется в устройстве для газификации конденсированного твердого топлива, включающем загрузочное устройство, цилиндрический реактор, разгрузочное устройство, устройство подачи газифицирующего агента, вывод продукта-газа, привод вращения реактора, уплотнения, обеспечивающие газоплотность реактора при вращении, причем цилиндрический реактор установлен с углом наклона оси к горизонту в пределах от 22 до 65 градусов, загрузочное устройство и вывод продукта-газа расположены в верхней части реактора, а разгрузочное устройство и устройство подачи газифицирующего агента - в нижней части реактора. Предпочтительно, угол наклона вращающегося реактора к горизонту составляет от 40 до 50 градусов.The process is carried out in a device for gasification of condensed solid fuel, including a loading device, a cylindrical reactor, a discharge device, a gasifying agent supply device, a product gas outlet, a reactor rotation drive, and seals providing gas tightness of the reactor during rotation, the cylindrical reactor being installed with an axis angle to the horizon in the range from 22 to 65 degrees, the loading device and the product gas outlet are located in the upper part of the reactor, and the unloading devices and gasifying agent feed device - the bottom of the reactor. Preferably, the angle of inclination of the rotating reactor to the horizon is from 40 to 50 degrees.
Для обеспечения продвижения топлива вдоль оси реактора при вращении последнего необходимо контролируемо удалять из реактора твердый остаток горения. Предпочтительно, это осуществляется за счет естественного высыпания твердого сыпучего материала из отверстий в боковой стенке реактора при его вращении. Размер отверстий и их число выбираются такими, чтобы порция твердого материала, высыпающаяся при каждом обороте, была согласована с необходимым объемом выгрузки материала. При этом число отверстий должно быть не менее двух, а их линейный размер - не более половины внутреннего диаметра реактора, чтобы обеспечить равномерность выгрузки твердого остатка горения по сечению реактора. Твердый остаток горения свободно высыпается из реактора в разгрузочное устройство, например шлюз или гидрозатвор, которое обеспечивает удаление твердого остатка при сохранении газоплотности устройства.To ensure the propulsion of the fuel along the axis of the reactor during the rotation of the latter, it is necessary to remove solid combustion residue from the reactor in a controlled manner. Preferably, this is due to the natural precipitation of solid granular material from the holes in the side wall of the reactor during its rotation. The size of the holes and their number are chosen so that a portion of the solid material that pours out at each revolution is consistent with the required volume of material unloading. The number of holes should be at least two, and their linear size should be no more than half the inner diameter of the reactor to ensure uniform discharge of the solid combustion residue over the cross section of the reactor. The solid combustion residue is freely poured from the reactor into an unloading device, such as a lock or a water seal, which removes the solid residue while maintaining the gas density of the device.
Предпочтительно, отверстия на боковой поверхности реактора снабжены устройствами, регулирующими просвет отверстий, например, в виде регулируемых заслонок.Preferably, the openings on the side of the reactor are provided with devices that control the opening of the openings, for example, in the form of adjustable shutters.
Альтернативно, разгрузка реактора может осуществляться через конус, снабженный отверстием по оси реактора, закрепленный в нижней части последнего, причем диаметр отверстия составляет менее половины внутреннего диаметра реактора.Alternatively, the unloading of the reactor can be carried out through a cone provided with a hole along the axis of the reactor, mounted in the lower part of the latter, the diameter of the hole being less than half the inner diameter of the reactor.
Для того чтобы обеспечить последовательное пребывание топлива в зонах нагревания, пиролиза, горения и остывания, необходимо обеспечить достаточную длину цилиндрического реактора. С тем чтобы соответствующие зоны могли разместиться в реакторе, необходимо выполнение следующего соотношения между геометрическими размерами реактора: L·sinα>3·D, где L - длина вращающегося реактора, α - угол наклона оси реактора к горизонту, a D -внутренний диаметр реактора.In order to ensure a consistent stay of fuel in the zones of heating, pyrolysis, combustion and cooling, it is necessary to ensure a sufficient length of the cylindrical reactor. In order for the corresponding zones to be accommodated in the reactor, it is necessary to fulfill the following relationship between the geometric dimensions of the reactor: L · sinα> 3 · D, where L is the length of the rotating reactor, α is the angle of inclination of the axis of the reactor to the horizontal, and D is the inner diameter of the reactor.
Поддержание верхнего уровня загрузки в реакторе по мере расходования топлива при пиролизе, сгорании и выгрузке может осуществляться как посредством измерения фактического уровня (например, с помощью радиационного датчика) и выдачи команды на загрузку очередной порции топлива, так и с помощью загрузочного устройства, которое включает вертикальный цилиндр с диаметром менее диаметра вращающегося реактора, помещенный нижним концом внутрь верхней части реактора. С подобным загрузочным устройством уровень загрузки топлива в реакторе поддерживается постоянным за счет просыпания топлива из вертикальной трубы по мере его расходования в реакторе.Maintaining the upper level of loading in the reactor as fuel is consumed during pyrolysis, combustion and unloading can be carried out both by measuring the actual level (for example, using a radiation sensor) and issuing a command to load another portion of fuel, or using a loading device that includes a vertical a cylinder with a diameter less than the diameter of a rotating reactor, placed the lower end inside the upper part of the reactor. With such a loading device, the fuel loading level in the reactor is kept constant by spilling fuel from a vertical pipe as it is consumed in the reactor.
Далее настоящее изобретение раскрывается на примере одного из возможных воплощений процесса, схематично представленного на чертеже.Further, the present invention is disclosed by the example of one of the possible embodiments of the process, schematically shown in the drawing.
Конденсированное топливо "F", при необходимости предварительно измельченное и с добавлением твердого негорючего материала, загружают в реактор 1 через загрузочное устройство 2, включающее шлюзовую камеру 3. Топливо поступает в реактор через вертикальный цилиндр 4. При этом уровень перерабатываемого топлива в реакторе поддерживается постоянным, поскольку при вращении реактора 1 происходит высыпание топлива из цилиндра 4, восполняющее расходование материала при сгорании и выгрузке золы. Материал в реакторе проходит последовательно через зону сушки 5, зону пиролиза 6, зону горения 7 и зону охлаждения 8. Твердый остаток горения "R" по мере вращения реактора высыпается в отверстия 9, снабженные заслонками 10, и затем непрерывно или порционно выгружается через газоплотное разгрузочное устройство - в примере изображенном на рисунке - гидрозатвор 11. Соотношение просветов отверстий 9, скорости вращения реактора и расхода окислителя, подаваемого в реактор, обеспечивает скорость выгрузки твердого остатка переработки, при которой положение зоны горения в реакторе остается постоянным - в средней части реактора. Воздух "А", при необходимости совместно с водяным паром, подается компрессором 12 в нижнюю часть реактора. Продукт-газ "G" отбирают в верхней части реактора и направляют для дальнейшего использования, которое может включать очистку и сжигание его в энергетическом устройстве. Температуры в соответствующих зонах непрерывно измеряют, и когда температуры выходят за предписанные оптимальные пределы, производят подстройку управляющих параметров, как то: скорости вращения реактора, скорости подачи воздуха в реактор, скорости подачи пара. Наличие достаточного количества топлива в загрузочном устройстве измеряется датчиком уровня и по мере его исчерпания проводится загрузка свежих порций через шлюз 3. Для согласования скорости выгрузки твердого остатка переработки производят регулировку просветов отверстий 9, увеличивая просвет, когда скорость разгрузки больше желаемой, и уменьшая в противоположном случае.Condensed fuel "F", if necessary pre-crushed and with the addition of solid non-combustible material, is loaded into the reactor 1 through a loading device 2, including a lock chamber 3. The fuel enters the reactor through a vertical cylinder 4. At the same time, the level of processed fuel in the reactor is kept constant, since when the reactor 1 rotates, fuel spills out of the cylinder 4, which replenishes the consumption of material during combustion and unloading of ash. The material in the reactor passes sequentially through the drying zone 5, the pyrolysis zone 6, the combustion zone 7 and the cooling zone 8. The solid combustion residue “R” is poured into the openings 9 with the shutters 10 as the reactor rotates, and then is continuously or portionwise discharged through the gas-tight discharge the device — in the example shown in the figure — a water trap 11. The ratio of the openings of holes 9, the rotation speed of the reactor, and the flow rate of the oxidizing agent supplied to the reactor ensures the discharge rate of the solid processing residue, at which ix combustion zone in the reactor remains constant - in the middle of the reactor. Air "A", if necessary, together with water vapor, is supplied by the compressor 12 to the lower part of the reactor. Product gas "G" is taken off at the top of the reactor and sent for further use, which may include cleaning and burning it in an energy device. The temperatures in the respective zones are continuously measured, and when the temperatures go beyond the prescribed optimal limits, the control parameters are adjusted, such as: the speed of the reactor, the speed of air supply to the reactor, the speed of steam supply. The presence of a sufficient amount of fuel in the loading device is measured by a level sensor and, as it is exhausted, fresh portions are loaded through the gateway 3. To coordinate the rate of discharge of the solid residue of the processing, the openings of holes 9 are adjusted, increasing the clearance when the discharge speed is more than desired, and decreasing in the opposite case .
Благодаря вращению реактора под углом к горизонту происходит перемешивание материала прежде всего в зонах пиролиза и горения, где имеет место существенное уменьшение объема топлива и образуются пустоты. При вращении под углом к горизонту реактора прогары, образующиеся при выгорании низкоплотных материалов, заполняются обрушивающимися под действием силы тяжести порциями несгоревшего материала, что и обеспечивает стабилизацию процесса горения в реакторе.Due to the rotation of the reactor at an angle to the horizon, the material is mixed primarily in the pyrolysis and combustion zones, where there is a significant decrease in fuel volume and voids are formed. When rotating at an angle to the horizon of the reactor, burnouts resulting from the burning of low-density materials are filled with portions of unburned material that collapse under the influence of gravity, which ensures stabilization of the combustion process in the reactor.
Далее изобретение иллюстрируется на следующем примере.The invention is further illustrated by the following example.
В экспериментальном лабораторном реакторе, выполненном из кварца, проводилась газификация смеси опилок с крошкой шамотного кирпича 2:1 по массе. Угол наклона оси реактора к горизонту варьировали от 5 до 90 градусов. Непосредственное наблюдение показывает, что при угле наклона оси менее 22 градусов не реализуется фильтрация газового потока сквозь плотный слой топлива - происходит образование полости вдоль верхней образующей реактора, в которой газовый поток устремляется над поверхностью топлива. При вертикальном расположении реактора через короткое время его работы в слое горючего образуются прогары вдоль стенок реактора и в итоге один из них «прорастает» до поверхности загрузки. При этом продукт-газ начинает сгорать непосредственно над поверхностью загрузки в реакторе. При отклонении оси реактора от вертикали постепенно начинают проявляться обрушения выгоревших полостей в прогаре при вращении реактора. При угле оси к горизонтали менее 65 градусов удается полностью подавить выход прогаров на поверхность и обеспечить стабилизацию зоны горения в средней части реактора. Во всем диапазоне углов, при котором стабилизируется зона горения, наблюдается устойчивое сгорание продукта-газа в факеле, а в твердом остатке горения не обнаруживается недогоревшего углерода. Наилучшая стабилизация фронта горения достигается при угле наклона оси от 40 до 50 градусов, при этом размер зоны горения вдоль оси реактора не превышает половины диаметра реактора. Для реализации стабильного фронта требовалось осуществлять вращение со скоростью, превышающей некоторую заданную для каждого угла наклона. Оценка показывает, что для стабилизации зоны горения необходимо неоднократное перемешивание материала за время прохождения расстояния вдоль оси реактора, примерно равного диаметру последнего.In an experimental laboratory reactor made of quartz, gasification of a mixture of sawdust with a crumb of fireclay brick 2: 1 by weight was carried out. The angle of inclination of the axis of the reactor to the horizon ranged from 5 to 90 degrees. Direct observation shows that at an angle of inclination of the axis of less than 22 degrees, the gas stream is not filtered through a dense layer of fuel - a cavity forms along the upper generatrix of the reactor, in which the gas stream rushes above the surface of the fuel. With the vertical arrangement of the reactor after a short time of its operation, burnouts are formed in the fuel layer along the walls of the reactor and, as a result, one of them “sprouts” to the loading surface. In this case, the product gas begins to burn directly above the loading surface in the reactor. When the axis of the reactor deviates from the vertical, the collapse of burnt cavities in burnout gradually begins to appear during rotation of the reactor. When the angle of the axis to the horizontal is less than 65 degrees, it is possible to completely suppress the burnout output to the surface and to provide stabilization of the combustion zone in the middle part of the reactor. In the entire range of angles at which the combustion zone is stabilized, stable combustion of the product gas is observed in the flare, and unburned carbon is not found in the solid combustion residue. The best stabilization of the combustion front is achieved with an angle of inclination of the axis from 40 to 50 degrees, while the size of the combustion zone along the axis of the reactor does not exceed half the diameter of the reactor. To realize a stable front, it was necessary to carry out rotation at a speed exceeding some given for each angle of inclination. Evaluation shows that to stabilize the combustion zone, it is necessary to repeatedly mix the material during the passage of a distance along the axis of the reactor, approximately equal to the diameter of the latter.
Таким образом, настоящее изобретение, в отличие от известных методов, предлагает эффективный способ газификации конденсированных горючих с высоким выходом горючего газа и высокой энергетической эффективностью.Thus, the present invention, in contrast to known methods, provides an effective method of gasification of condensed fuels with a high yield of combustible gas and high energy efficiency.
Настоящее изобретение описано без ограничений и допускает дальнейшие усовершенствования в его общих рамках.The present invention has been described without limitation and is subject to further improvements in its general framework.
Claims (12)
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006114599/03A RU2322641C2 (en) | 2006-05-02 | 2006-05-02 | Method and device for processing condensed fuel |
| EP07747908.7A EP2014744B1 (en) | 2006-05-02 | 2007-04-24 | Method for processing condensed fuel by gasification and a device for carrying out said method |
| PL07747908T PL2014744T3 (en) | 2006-05-02 | 2007-04-24 | Method for processing condensed fuel by gasification and a device for carrying out said method |
| PCT/RU2007/000200 WO2007126335A1 (en) | 2006-05-02 | 2007-04-24 | Method for processing condensed fuel by gasification and a device for carrying out said method |
| JP2009509473A JP2009535478A (en) | 2006-05-02 | 2007-04-24 | Method for treating condensed fuel by gasification and device for carrying out said method |
| CA002650979A CA2650979A1 (en) | 2006-05-02 | 2007-04-24 | Method for processing condensed fuel by gasification and a device for carrying out said method |
| CY20161100130T CY1117202T1 (en) | 2006-05-02 | 2016-02-16 | METHOD FOR THE CONCENTRATED FUEL PROCESSING WITH AIR DISCHARGE AND APPLIANCE FOR THE IMPLEMENTATION OF THIS METHOD |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006114599/03A RU2322641C2 (en) | 2006-05-02 | 2006-05-02 | Method and device for processing condensed fuel |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006114599A RU2006114599A (en) | 2007-11-27 |
| RU2322641C2 true RU2322641C2 (en) | 2008-04-20 |
Family
ID=38655776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006114599/03A RU2322641C2 (en) | 2006-05-02 | 2006-05-02 | Method and device for processing condensed fuel |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2014744B1 (en) |
| JP (1) | JP2009535478A (en) |
| CA (1) | CA2650979A1 (en) |
| CY (1) | CY1117202T1 (en) |
| PL (1) | PL2014744T3 (en) |
| RU (1) | RU2322641C2 (en) |
| WO (1) | WO2007126335A1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2496071C1 (en) * | 2012-10-09 | 2013-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ЕВРОПРОФИЛЬ" (ООО "ЕВРОПРОФИЛЬ") | Inclined rotary reactor |
| RU2518623C1 (en) * | 2012-10-09 | 2014-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ЕВРОПРОФИЛЬ" (ООО "ЕВРОПРОФИЛЬ") | Inclined rotating cylindrical reactor for loose materials processing |
| RU2584257C1 (en) * | 2015-01-28 | 2016-05-20 | Александр Вадимович Ивлев | Method of processing condensed organic fuel by gasification |
| RU2631808C2 (en) * | 2015-12-28 | 2017-09-26 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры" (ФГУП "ЦЭНКИ") | Method of gasifying fuel biomass and device for its implementation |
| RU2631811C2 (en) * | 2015-12-28 | 2017-09-26 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры" (ФГУП "ЦЭНКИ") | Method of gasifying fuel biomass and device for its implementation |
| RU2631812C2 (en) * | 2015-12-28 | 2017-09-26 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры" (ФГУП "ЦЭНКИ") | Method of gasifying fuel biomass and device for its implementation |
| RU2663144C1 (en) * | 2017-09-25 | 2018-08-01 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры" (ФГУП "ЦЭНКИ") | Method of gasification of solid fuel and device for its implementation |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2376527C2 (en) * | 2007-12-19 | 2009-12-20 | Некоммерческая организация Учреждение Институт проблем химической физики Российской академии наук (статус государственного учреждения (ИПХФ РАН) | Condensed fuel processing method and device for its implementation |
| GB2527829A (en) | 2014-07-03 | 2016-01-06 | Dps Bristol Holdings Ltd | A gasifier |
| CN105018148B (en) * | 2015-08-05 | 2017-10-03 | 中国东方电气集团有限公司 | A kind of sleeve-type plasma gasification reacting furnace and its technique |
| PL240502B1 (en) * | 2018-01-23 | 2022-04-19 | S E A Wagner Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia | Method for thermal utilization of municipal wastes and/or sewage sludges |
| EE05863B1 (en) * | 2019-12-23 | 2024-01-15 | Syngas OÜ | Electrothermal reactor |
| NO346728B1 (en) * | 2020-12-21 | 2022-12-05 | Scanship As | Char collector |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1214164A (en) * | 1916-06-24 | 1917-01-30 | Gen Reduction Gas And By Products Company | Process of treating materials. |
| SU1114342A3 (en) * | 1981-05-18 | 1984-09-15 | Аллис-Чалмерс Корпорейшн (Фирма) | Method for continuous gasification of particles of carbonaceous solid |
| SU1291791A1 (en) * | 1985-08-27 | 1987-02-23 | Сибирский филиал Научно-производственного объединения "Техэнергохимпром" | Rotary furnace |
| RU2033588C1 (en) * | 1991-04-29 | 1995-04-20 | Институт газа АН Украины | Plant for cleaning metal chips of organic impurities |
| RU2152561C1 (en) * | 1998-01-22 | 2000-07-10 | Институт проблем химической физики РАН | Condensed combustibles recovery method |
| RU16193U1 (en) * | 2000-06-15 | 2000-12-10 | Двоскин Григорий Исакович | WASTE PROCESSING PLANT |
| RU2167948C1 (en) * | 2000-08-31 | 2001-05-27 | Кашин Александр Викторович | Metal and oil-containing wastes processing method and apparatus |
| US6932002B2 (en) * | 2003-09-04 | 2005-08-23 | Recycling Solutions Technology, Llc | System and method of processing solid waste |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US247322A (en) | 1881-09-20 | Gas-retort | ||
| US2796390A (en) | 1952-01-31 | 1957-06-18 | Socony Mobil Oil Co Inc | Process of retorting of oil shale |
| US2798032A (en) | 1953-02-26 | 1957-07-02 | Carbonic Products Inc | Method of destructively distilling oil shale in a producer-type of retort |
| US3990865A (en) | 1974-10-21 | 1976-11-09 | Allis-Chalmers Corporation | Process for coal gasification utilizing a rotary kiln |
| US4378974A (en) * | 1982-06-09 | 1983-04-05 | Allis-Chalmers Corporation | Start-up method for coal gasification plant |
| US4732091A (en) | 1985-09-30 | 1988-03-22 | G.G.C., Inc. | Pyrolysis and combustion process and system |
| US5122189A (en) * | 1990-04-13 | 1992-06-16 | Hoke M. Garrett | Manufacture of cement clinker in long rotary kilns by the addition of volatile fuels components directly into the calcining zone of the rotary kiln |
| RU2062284C1 (en) | 1994-06-23 | 1996-06-20 | Институт химической физики в Черноголовке РАН | Method to process inflammable wastes like worn tires or similar rubber wastes |
| RU2079051C1 (en) | 1994-06-23 | 1997-05-10 | Институт химической физики в Черноголовке РАН | Method of processing of solid domestic garbage |
| US5743196A (en) * | 1996-09-03 | 1998-04-28 | Beryozkin; Vladimir | Mobile waste incinerator |
| US7220502B2 (en) * | 2002-06-27 | 2007-05-22 | Intellergy Corporation | Process and system for converting carbonaceous feedstocks into energy without greenhouse gas emissions |
-
2006
- 2006-05-02 RU RU2006114599/03A patent/RU2322641C2/en active IP Right Revival
-
2007
- 2007-04-24 JP JP2009509473A patent/JP2009535478A/en active Pending
- 2007-04-24 CA CA002650979A patent/CA2650979A1/en not_active Abandoned
- 2007-04-24 EP EP07747908.7A patent/EP2014744B1/en not_active Not-in-force
- 2007-04-24 PL PL07747908T patent/PL2014744T3/en unknown
- 2007-04-24 WO PCT/RU2007/000200 patent/WO2007126335A1/en not_active Ceased
-
2016
- 2016-02-16 CY CY20161100130T patent/CY1117202T1/en unknown
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1214164A (en) * | 1916-06-24 | 1917-01-30 | Gen Reduction Gas And By Products Company | Process of treating materials. |
| SU1114342A3 (en) * | 1981-05-18 | 1984-09-15 | Аллис-Чалмерс Корпорейшн (Фирма) | Method for continuous gasification of particles of carbonaceous solid |
| SU1291791A1 (en) * | 1985-08-27 | 1987-02-23 | Сибирский филиал Научно-производственного объединения "Техэнергохимпром" | Rotary furnace |
| RU2033588C1 (en) * | 1991-04-29 | 1995-04-20 | Институт газа АН Украины | Plant for cleaning metal chips of organic impurities |
| RU2152561C1 (en) * | 1998-01-22 | 2000-07-10 | Институт проблем химической физики РАН | Condensed combustibles recovery method |
| RU16193U1 (en) * | 2000-06-15 | 2000-12-10 | Двоскин Григорий Исакович | WASTE PROCESSING PLANT |
| RU2167948C1 (en) * | 2000-08-31 | 2001-05-27 | Кашин Александр Викторович | Metal and oil-containing wastes processing method and apparatus |
| US6932002B2 (en) * | 2003-09-04 | 2005-08-23 | Recycling Solutions Technology, Llc | System and method of processing solid waste |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| БЕРНАДИНЕР М.Н. и др. Огневая переработка и обезвреживание промышленных отходов. - М.: Химия, 1990, с.37-41. Биомасса как источник энергии./ Под ред. С.Соуфера и др. - М.: Мир, 1985, с.214, 215. * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2496071C1 (en) * | 2012-10-09 | 2013-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ЕВРОПРОФИЛЬ" (ООО "ЕВРОПРОФИЛЬ") | Inclined rotary reactor |
| RU2518623C1 (en) * | 2012-10-09 | 2014-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ЕВРОПРОФИЛЬ" (ООО "ЕВРОПРОФИЛЬ") | Inclined rotating cylindrical reactor for loose materials processing |
| RU2584257C1 (en) * | 2015-01-28 | 2016-05-20 | Александр Вадимович Ивлев | Method of processing condensed organic fuel by gasification |
| RU2631808C2 (en) * | 2015-12-28 | 2017-09-26 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры" (ФГУП "ЦЭНКИ") | Method of gasifying fuel biomass and device for its implementation |
| RU2631811C2 (en) * | 2015-12-28 | 2017-09-26 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры" (ФГУП "ЦЭНКИ") | Method of gasifying fuel biomass and device for its implementation |
| RU2631812C2 (en) * | 2015-12-28 | 2017-09-26 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры" (ФГУП "ЦЭНКИ") | Method of gasifying fuel biomass and device for its implementation |
| RU2663144C1 (en) * | 2017-09-25 | 2018-08-01 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры" (ФГУП "ЦЭНКИ") | Method of gasification of solid fuel and device for its implementation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CY1117202T1 (en) | 2017-04-05 |
| RU2006114599A (en) | 2007-11-27 |
| JP2009535478A (en) | 2009-10-01 |
| CA2650979A1 (en) | 2007-11-08 |
| EP2014744B1 (en) | 2015-11-18 |
| PL2014744T3 (en) | 2016-04-29 |
| EP2014744A1 (en) | 2009-01-14 |
| WO2007126335A1 (en) | 2007-11-08 |
| EP2014744A4 (en) | 2012-04-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2007126335A1 (en) | Method for processing condensed fuel by gasification and a device for carrying out said method | |
| KR101890873B1 (en) | Waste gasification and melting furnace | |
| CN102803445B (en) | Downdraft gasifier with improved stability | |
| RU2079051C1 (en) | Method of processing of solid domestic garbage | |
| CN105026725B (en) | Raw material gasification method and equipment | |
| CN107477585A (en) | A kind of solid waste incinerator for thermal decomposition | |
| CN102839003A (en) | Multifunctional biomass heat conversion equipment and process | |
| EP1622839A1 (en) | Thermal waste recycling system and method and application thereof in the treatment of high-water-content waste | |
| KR102495636B1 (en) | Continuous biomass carbonization device | |
| PL168853B1 (en) | Method of and apparatus for gasifying stationary bed coals | |
| CN103060013A (en) | Continuous gasifying and cracking multi-effect furnace for plastic recycling | |
| RU2376527C2 (en) | Condensed fuel processing method and device for its implementation | |
| JP4478441B2 (en) | Production facilities for dry matter and carbonized manure | |
| US3838015A (en) | Method and apparatus for pyrolytic decomposition of trash | |
| CN203048877U (en) | Plastic recycling continuous gasification and cracking multi-effect furnace | |
| RU2520450C2 (en) | Method for production of pyrolysis resin-free combustible gas during condensed fuel gasification and gas generators for method realisation | |
| US3901766A (en) | Method and apparatus for producing charcoal | |
| KR101293272B1 (en) | Apparatus for continuous pyrolysis and method thereof | |
| CN108636390A (en) | A kind of vertical serialization of powdery waste active carbon generating apparatus again | |
| CN103060002A (en) | Composite furnace for recycling conversion of combustible material | |
| RU2545199C1 (en) | Gasifier of solid domestic waste and solid fuel | |
| RU2666559C1 (en) | Installation for thermal processing of waste | |
| CA2568029C (en) | Improved gasifier | |
| RU2703617C1 (en) | Reactor for processing solid fuel to produce combustible gas | |
| WO2004000751A2 (en) | Method for manufacturing light building aggregate and a rotary furnace for the production thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100503 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20110227 |
|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20220208 Effective date: 20220208 |