Реактор непосредственного нагрева

Авторы патента:

Тумановский Виктор Александрович (RU)

Степанова Татьяна Александровна (RU)

Владельцы патента RU 2549399:

Титов Дмитрий Петрович (RU)

Изобретение относится к химико-энергетическому машиностроению, в частности к пиролизным установкам, и может быть использовано в конструкциях пиролизных реакторов. Реактор содержит загрузочное устройство (1), камеру термического разложения (2), корпус (3), дутьевые фурмы (4), дутьевой вентилятор (5), камеру газификации (6), колосник (7), зольник (8), трубопроводы отвода генераторного газа (9) и пиролизного газа (10). Верхняя часть А камеры термического разложения Б выступает над обогреваемой частью В камеры термического разложения на величину Н, находящуюся в диапазоне 0,05D≤Н≤5D, где D - диаметр камеры разложения, снабжена трубопроводом отвода пиролизного газа (10). Изобретение позволяет повысить качество процесса пиролиза, увеличить эффективность реактора, а также раздельно получить пиролизный и генераторный газы. 1 ил.

Изобретение относится к химико-энергетическому машиностроению, в частности к пиролизным установкам, и может быть использовано в конструкциях пиролизных реакторов различного назначения.

Известна печь-сушилка ретортного типа [1], состоящая из камеры разложения и наружного кожуха, в конструкции которой заложен принцип пиролиза.

Основной недостаток такой печи-сушилки - низкая эффективность, вытекающая из особенностей конструкции, которая не позволяет осуществить непосредственный нагрев, что приводит к повышенным затратам топлива.

Известна конструкция газогенератора обращенного процесса [2], состоящая из колосниковой решетки, зольника, фурмы, бункера и камеры горения.

Недостатком этой конструкции является невозможность получения пиролиза, вследствие отсутствия устройства для сбора пиролиза, а также загрязнение генераторного газа продуктами пиролиза.

Задачей заявляемого технического решения является разработка конструктивной схемы реактора на базе известных конструктивных решений, позволяющей повысить качество процесса пиролиза, увеличить эффективность реактора, а также получить раздельные продукты - пиролизный и генераторный газы.

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом реакторе, содержащем загрузочное устройство, камеру термического разложения, корпус, дутьевые фурмы, дутьевой вентилятор, камеру газификации, колосник, зольник, трубопровод отвода генераторного газа, отличающемся тем, что верхняя часть А камеры термического разложения Б, выступающая над обогреваемой частью В камеры термического разложения на величину Н, находящуюся в диапазоне 0,05D≤Н≤5D, где D - диаметр камеры разложения, снабжена трубопроводом отвода пиролизного газа.

Таким образом, заявляемая конструкция реактора соответствует критерию «новизна».

Сравнение заявляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «существенные отличия».

Изобретение поясняется чертежом Фиг.1, на котором представлена конструктивная схема реактора.

Реактор содержит загрузочное устройство 1, камеру термического разложения 2, корпус 3, дутьевые фурмы 4, дутьевой вентилятор 5, камеру газификации 6, колосниковую решетку 7, зольник 8, трубопровод отвода генераторного газа 9 и трубопровод отвода пиролизного газа 10. Реактор, вырабатывающий пиролизный газ 12, отапливается теплом, образующимся в камере газификации 6 при генерировании генераторного газа 11.

Реактор работает следующим образом.

Исходное сырье через загрузочное устройство 1 загружается в камеру разложения 2, где нагревается до температуры термического разложения. Образовавшийся пиролизный газ 12 собирается в верхней части камеры разложения и по трубопроводу 10 отводится для дальнейшего использования. Нагрев исходного сырья в камере термического разложения 2 происходит за счет тепла, образующегося в камере газификации 6. Исходное сырье из камеры термического разложения попадает в камеру газификации 6, куда через фурмы 4 осуществляется подача воздуха дутьевым вентилятором 5. В результате прохождения воздуха вниз, через слой газифицированного материала, развивается высокая температура, образуется тепло, которое прогревает исходное сырье, расположенное выше. Образовавшийся генераторный газ 11, имеющий высокую температуру, попадает в полость, образованную зазором между камерой термического разложения 2 и корпусом 3 реактора, омывает камеру термического разложения и дополнительно нагревает исходное сырье. Через трубопровод 9 генераторный газ 11 удаляется для дальнейшего использования. Слой газифицированного материала подпирается колосниковой решеткой 7, через который просеивается зола. Зола собирается в зольнике 8.

Применение и использование реактора данной конструкции позволит уменьшить стоимость пиролизной установки за счет упрощения конструкции, уменьшить отрицательное влияние на окружающую среду за счет экономии топлива, достигаемого непосредственным нагревом исходного сырья в реакторе, а также получить раздельные продукты - пиролизный и генераторный газы.

Источники информации

1. Герасимов Н.В. и др. Справочник. Газогенераторные тракторы и автомобили. Газобаллонные автомобили. Смазочные масла и горючее из древесины. Сельхозгиз, Москва-Ленинград, 1943, стр.256-261, рис.15, рис.15а, рис.15б, рис.15в.

2. Грацианский Н.В., Михайловский Ю.В. Основы теплотехники и силовые установки. Гослесбумиздат. Москва. 1962 г. Стр.375-376, рис.168б.

Реактор непосредственного нагрева, предназначенный для газификации и пиролиза, содержащий загрузочное устройство, камеру термического разложения, корпус, дутьевые фурмы, дутьевой вентилятор, камеру газификации, колосник, зольник, трубопровод отвода генераторного газа, отличающийся тем, что верхняя часть камеры термического разложения, выступающая над обогреваемой частью камеры термического разложения на величину Н, находящуюся в диапазоне 0,05D<H<5D, где D диаметр камеры разложения, снабжена трубопроводом отвода пиролизного газа, направляющего газ для дальнейшего использования.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для автономного энергообеспечения малых городов, поселков городского типа и сельских поселений.

Способ и устройство для проведения химических процессов // 2540614

Изобретения могут быть использованы в химической промышленности. Способ деполимеризации пластмассовых отходов включает нагрев исходного твердого материала и получение в резервуаре или реакторе (311) с индукционным нагревателем (23) жидкой ванны легкоплавких металлов или металлических сплавов.

Устройство для переработки твердого топлива // 2539160

Изобретение относится к области металлургии, энергетики и химической промышленности при слоевой газификации твердого топлива с целью получения среднетемпературного кокса или энергетического и технологического газа, не содержащего конденсируемых продуктов.

Способ производства газообразного теплоносителя и сушки им сыпучего материала и устройство для осуществления способа // 2536644

Изобретение относится к химической и сельскохозяйственной промышленности, к области энергетики и может быть использовано для сушки сыпучего материала, например зерна, и получения кокса.

Газификатор (варианты) // 2536140

Изобретение относится к газификаторам, а более конкретно к узлу охлаждающей камеры для газификатора. Газификатор (10) содержит камеру (14) сгорания, в которой обеспечивается сгорание горючего топлива для производства синтетического горючего газа, охлаждающую камеру (16), содержащую жидкий хладагент (32) и расположенную ниже по потоку от камеры (14) сгорания, погружную трубку (38), соединяющую камеру (14) сгорания с охлаждающей камерой (16) и выполненную с возможностью направления синтетического горючего газа из камеры (14) сгорания в охлаждающую камеру (16) с обеспечением его контакта с жидким хладагентом (32) и получения охлажденного синтетического горючего газа, отводящую трубку (46), окружающую погружную трубку (38) и ограничивающую между ними кольцевой проход (50), асимметричный или симметричный сепаратор (54) жидкости, расположенный вблизи выходного пути (52) охлаждающей камеры (16) и выполненный с возможностью удаления захваченного жидкого содержимого из охлажденного синтетического горючего газа, направляемого через кольцевой проход (50) к выходному пути (52), причем указанный асимметричный или симметричный сепаратор жидкости представляет собой дефлектор или многогранный или круглый сепаратор, при этом дефлектор содержит ребра, отверстия или комбинацию ребер и отверстий, а круглый сепаратор представляет собой круглый сепаратор конической формы.

Способ газификации твердого топлива и устройство для его осуществления // 2531812

Изобретение относится к области энергетики, металлургии и химической промышленности и может быть использовано для получения кокса и генераторного газа. Способ газификации твердого топлива включает загрузку топлива в реактор, газификацию топлива и удаление продуктов газификации.

Установка газификации твердого топлива // 2530088

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в устройствах для газификации твердого топлива. Установка газификации твердого топлива содержит корпус газификатора из двух частей, верхней в виде цилиндрической обечайки и нижней в виде полого усеченного конуса с кожухом.

Установка для переработки влажных органических субстратов в газообразные энергоносители // 2516492

Изобретение относится к области термохимической переработки влажных органических субстратов и к области получения газообразного топлива. Установка для переработки влажных органических субстратов в газообразные энергоносители состоит из последовательно расположенных механического обезвоживающего устройства (7), газогенератора (1), мокрого скруббера (10) и энергогенерирующей установки (13).

Слоевой газификатор непрерывного действия // 2513928

Изобретение может быть использовано в химической, металлургической и энергетической областях. Слоевой газификатор непрерывного действия представляет собой аппарат шахтного типа на обратном дутье и состоит из топки с охлаждаемой колосниковой решеткой (1), питателя (2) непрерывной подачи топлива в топку и узла (3) отгрузки кокса и золы, который расположен в нижней части.

Способ и установка для получения синтез-газа // 2509052

Изобретение относится к способу и установке для получения синтез-газа (S) из твердых частиц (C) углерода, причем указанные частицы (C) углерода получают посредством пиролиза, газификация частиц (C) углерода происходит в результате непрямого нагрева частиц (C) углерода в присутствии технологического газа (P) в том же самом пространстве реактора, где находятся частицы (C) углерода, при этом непрямой нагрев осуществляют с помощью теплового излучения от горелок (Br1-Brn), расположенных в реакторе (1), а синтез-газ (S), образовавшийся во время газификации, выпускают из указанного пространства.

Охладитель синтез-газа и способ его сборки // 2551908

Изобретение относится к охладителю синтез-газа и способу его сборки. Описан охладитель синтез-газа, предназначенный для использования в системе газификации, включающий верхнюю часть (216), содержащую насадки (314) трубопроводов. Охладитель синтез-газа также включает кольцевой корпус (202), включающий трубопроводы (308, 309), которые выполнены с возможностью соединения по потоку с насадками (314) трубопроводов. Охладитель синтез-газа также включает часть быстрого охлаждения, предназначенную для удаления твердых частиц, захваченных потоком синтез-газа, проходящим через охладитель синтез-газа. Верхняя часть (214) и корпус (202) выполнены с возможностью соединения посредством кольцевого сварного шва. Описаны также система газификации и способ сборки охладителя синтез-газа. Технический результат заключается в возможности сборки элементов охладителя синтез-газа с использованием меньшего количества соединительных элементов по сравнению с известными охладителями. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ и система для подачи тепловой энергии и эксплуатирующая ее установка // 2553892

Изобретение относится к подаче тепловой энергии и может быть использовано в химической промышленности и газификации. Способ подачи тепловой энергии в систему термообработки (104) сырья включает: газификацию сухого сырья в первом реакторе (106) потоком газифицирующего газа (FGG) с получением первого газового потока (PFG); окисление во втором реакторе (108) с получением второго газового потока (DFG); активацию в третьем реакторе носителей кислорода с получением избытка тепловой энергии; подачу части тепловой энергии указанного второго газового потока (DFG) и/или избыточного тепла с активации носителей кислорода в систему (104) термообработки сырья; и повышение температуры потока газифицирующего газа (FGG) по меньшей мере одной частью избыточного тепла с активации носителей кислорода для повышения температуры указанного потока газифицирующего газа (FGG) до температуры газификации. Изобретение позволяет снизить энергопотребление, негативное влияние на окружающую среду, а также исключить непрерывное внешнее снабжение. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 2 ил.

Газогенератор // 2555486

Изобретение относится к химической промышленности. Газогенератор содержит вертикально расположенный корпус, индивидуальные дутьевые каналы с фурмами на конце, канал отвода газа и систему электромагнитных клапанов (6), подсоединенных индивидуально к трубкам (8) с дутьевыми фурмами на конце, расположенными в зоне фурменного пояса (12). Система электромагнитных клапанов (6) также присоединена к воздушному коллектору (3), имеющему на конце трехходовой электромагнитный клапан (2), соединенный с форсажным воздушным контуром, а вертикально расположенная цилиндрическая камера газификации (4) вместе с трубками (8) помещена в термоизоляционный футляр. Изобретение позволяет повысить энергетическую ценность генераторного газа на переходных режимах, повысить эффективность процесса газификации, снизить инерционность газогенератора. 5 ил., 1 табл.

Способ переработки отработанного углеродсодержащего материала катода // 2556660

Изобретение может быть использовано в области переработки углеродсодержащих катодных материалов. Способ включает загрузку отработанных катодных ванн производства алюминия в шахтную печь (1), где проводят их термообработку при температуре выше температуры воспламенения углерода и выше температуры испарения токсичных веществ, содержащихся в отработанных катодных ваннах. В первом продольном участке (8) шахтной печи (1) реакционные газы направляют в прямотоке с углеродом, а во втором продольном участке (9) шахтной печи - в противотоке углероду. Реакционные газы выводят (11) из шахтной печи в области с увеличенным сечением (7), находящейся между указанными продольными участками (8,9). Изобретение позволяет полностью отделить токсичные вещества, такие как натрий и фтор, и одновременно получить шлак, богатый алюминатом кальция, предотвратить рециркуляцию щелочей. 18 з.п. ф-лы, 9 ил.

Устройство для газификации углеродсодержащего сырья // 2566783

Изобретение относится к устройствам для переработки твердого углеродсодержащего сырья, в том числе отходов сельскохозяйственного производства и бытовых отходов, с получением метансодержащего топливного газа. Устройство для газификации углеродсодержащего сырья включает вертикальный корпус 1 с зонами высокотемпературной, среднетемпературной и низкотемпературной газификации. В зоне 8 высокотемпературной газификации установлены плазменные горелки 9 и средства ввода газифицирующего агента 10. В зоне 6 низкотемпературной газификации размещен пакет чередующихся лопастных узлов 14, 15 и решеток 16, 17, выполненных с расположенными по кругу разными по размерам отверстиями в форме секторов или радиальных щелей с величиной их проходного сечения, постепенно увеличивающейся от зоны загрузки сырья в направлении вращения вала. Под нижней решеткой вышеуказанного пакета размещены форсунки 7 для подачи воды и катализаторов. Изобретение позволяет повысить производительность процесса газификации с одновременным обеспечением эффективности переработки углеродсодержащего сырья и увеличением выхода топливного газа. 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способы газификации углеродных материалов // 2568721

Настоящее изобретение относится к способу газификации углеродсодержащих материалов с образованием синтез-газа. Способ газификации углеродсодержащих материалов в газогенераторе включает загрузку углеродсодержащих материалов в газогенератор, подачу газа, содержащего молекулярный кислород, и необязательно воды; причем общее количество подаваемого кислорода составляет от 0.75 до 3.0 фунт на фунт общего количества углерода, загруженного в газогенератор; при этом в газогенераторе получают золу, содержащую углерод в золе, где указанная зола содержит менее 10% углерода в золе; и образуется газ, содержащий монооксид углерода и водород; который затем обрабатывают при температуре от 954°С до 1927°С в присутствии молекулярного кислорода с образованием сингаза-сырца, содержащего моноокисд углерода, водород и углерод в сингазе. Полученный сингаз-сырец содержит меньше чем 0.227 кг углерода в сингазе на 28.3 стандартных м3 полученного сингаза-сырца. Изобретение позволяет разработать способ получения сингаза, обеспечивающий максимальное производство энергии или химических продуктов при сохранении на низком уровне количества непрореагировавшего углерода и сажи в сыром сингазе и углерода в золе. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 6 ил., 2 табл.

Газогенератор // 2575536

Изобретение относится к топливной энергетике, а именно к газогенераторным установкам, в основном использующим отходы лесопереработки. Газогенератор содержит вертикально расположенную цилиндрическую камеру газификации, индивидуальные воздухоподводящие каналы в виде трубок с фурмами на конце и канал отвода газа. Фурмы расположены в разных плоскостях по объему камеры газификации фурменного пояса, количество фурм в каждой плоскости может быть различно, причем фурмы в плоскостях расположены со смещением относительно друг друга, расстояние между плоскостями, на которых расположены фурмы, может быть различно, при этом часть фурм имеет смещение выходного дутьевого отверстия от продольной оси на угол ±α, который лежит в интервале от 0 до 45 градусов. Камера газификации изготовлена в виде усеченного тела вращения. Технический результат - повышение энергетической ценности генераторного газа на переходных режимах, повышение эффективности процесса газификации. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Газогенератор обращенного процесса газификации // 2579285

Изобретение относится к энерготехнологическому оборудованию, а именно к устройствам термической переработки твердого топлива в горючий газ, и предназначено для производства генераторного газа из бурого угля, смолистой древесины и торфа. В описании раскрыты конструктивные узлы газогенератора обращенного процесса газификации. Приведены их взаимное расположение, геометрическое выполнение и конструктивные связи между ними. При использовании изобретения обеспечивается повышение производительности генератора. 12 ил.

Реакторы плазменной газификации с модифицированными углеродными слоями и пониженной потребностью в коксе // 2581092

Изобретение относится к реакторам плазменной газификации или витрификации материалов, которые имеют реакционные слои из углеродсодержащего материала, способу формирования и поддержания углеродсодержащего слоя и исходному материалу для формирования углеродсодержащего изделия для использования среди частиц углеродсодержащего слоя. Реактор содержит реакционный сосуд, содержащий углеродсодержащий слой и имеющий одну или несколько плазменных горелок для создания повышенной температуры внутри слоя, реакционный сосуд, имеющий одно или несколько впускных отверстий для загружаемого материала над слоем для закладки перерабатываемого материала снаружи сосуда на слой, одно или несколько газоотводящих отверстий над слоем для выхода газообразных продуктов из сосуда и одно или несколько отверстий для шлака на дне слоя для выхода расплавленного шлака и металлов из сосуда, и углеродсодержащий слой, содержащий массу частиц, которые содержат углерод и имеют различный размер и форму, оставляющие пустоты между частицами, и с прочностью частиц, достаточной для сохранения пустот между частицами под давлением перерабатываемого материала на слой, и масса частиц, содержащих углерод, имеет по меньшей мере 25% содержания углерода в частицах, отличных от кокса, выбранных из группы, состоящей из деревянных брусков из природной древесины, блоков, содержащих углеродсодержащую пыль и одно или несколько связующих веществ, и их смесей. Способ формирования и поддержания углеродсодержащего слоя с компонентами, заменяющими кокс, включает формирование некоторого числа некоксовых компонентов, формирование первоначального углеродсодержащего слоя количеством частиц кокса, осуществление процесса пиролиза с углеродсодержащим слоем и восполнение углеродного материала в процессе пиролиза. Изобретение обеспечивает минимизацию использования кокса. 5 н. и 26 з.п. ф-лы, 3 табл., 9 ил.

Микроволновой плазменный газификатор биомассы с неподвижным слоем и способ газификации // 2588211

Изобретение относится к газификатору биомассы с неподвижным слоем на основе микроволновой плазмы и способу газификации биомассы и твердых отходов в синтез-газ высокого качества. Газификатор содержит вертикально расположенный корпус, блок мониторинга и устройство генерации микроволновой плазмы. На корпусе газификатора обеспечены впуск для материала и топлива, выпуск для полученного газа, впуск для кислорода/пара и выпуск для шлака в нижней его части. Корпус газификатора содержит свободную зону в своей верхней части и зону неподвижного слоя в своей нижней части. Блок мониторинга расположен вблизи выпуска для синтез-газа. Устройство генерации микроволновой плазмы расположено на корпусе газификатора. При осуществлении способа газификации подают биомассу в газификатор через питающее устройство, газифицируют ее в зоне с неподвижным слоем, давая высокотемпературный топочный газ, позволяют топочному газу течь вверх для теплообмена с новоподаваемой биомассой в зоне подачи газификатора и реагировать с паром, распыляемым из нижней форсунки кислорода/пара и с плазменным окислителем, генерируемым первым микроволновым генератором плазмы, с получением синтез-газа, позволяют синтез-газу течь вверх в свободную зону, где смолу в синтез-газе крекируют, а углеводороды в синтез-газе превращают в присутствии плазмы, генерируемой вторым микроволновым генератором плазмы, позволяют коксовым остаткам падать вниз в зону неподвижного слоя и выделять тепловую энергию для поддержания температуры зоны неподвижного слоя, а также выпускают шлаки из выпуска для шлаков и осуществляют мониторинг температуры и компонентов синтез-газа, чтобы поддерживать параметры процесса в заданном интервале. Изобретение обеспечивает газификацию с высокой эффективностью и экономичностью. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.