Установка для газификации углеродсодержащих отходов

Изобретение относится к области энергетического использования твердых углеродсодержащих отходов при переработке в горючий синтез-газ, в частности к установке для газификации углеродсодержащих отходов. Установка включает корпус, покрытый теплоизолирующим материалом, при этом в верхней части корпуса расположена загрузочная заслонка для засыпки сырья. Также в верхней части корпуса расположен выходной штуцер, предназначенный для отвода синтез-газа в конденсатор для удаления лишней влаги, к которому присоединен конденсатоотводчик, при этом готовый синтез-газ выходит через патрубок, расположенный за конденсатором. Кроме того, в нижней части корпуса расположена колосниковая решетка и выгружная заслонка для удаления зольного остатка. Причем установка содержит парогенератор, соединенный через коллектор для подачи пара с форсунками для подачи пара, расположенными ниже колосниковой решетки, при этом подогрев газификационной камеры осуществляется посредством электронагревателя, на котором установлен регулятор напряжения, позволяющий регулировать температуру нагрева исходного сырья до 1273К. Техническим результатом изобретения является повышение калорийности синтез-газа, повышение экологической безопасности синтез-газа, а также улучшение герметичности технологической конструкции газификатора. 1 ил.

 

Изобретение относится к области энергетического использования твердых углеродсодержащих отходов при переработке в горючий синтез-газ: древесные опилки, подстилочный помет, осадки сточных вод и т.п.

Известен газогенератор (Патент РФ 92147,опубл. 10.03.2010 ,МПК F22B 33/18) содержащий камеру газификации, в верхней части которой расположен загрузочный люк, а в нижней - камера газификации с фурмами подачи воздуха в зону горения, внешняя поверхность газогенератора покрыта теплоизолирующим материалом.

Недостатком известной конструкции является то, что (СО) при наличии избыточного кислорода может сгореть в СО₂:

2СО +О₂ ↔ 2СО₂

Наиболее близким аналогом является газогенератор, информация о котором раскрыта в патенте РФ «Способ термической переработки бытовых и промышленных отходов»(Патент РФ 2283987, опубл.20.09.2006, МПК F23G 5/027).Газогенератор выполнен с вращающейся швелькамерой с приводом, камерой в верхней части для дозированной загрузки и камерой в нижней части дл выгрузки зольных остатков и патрубком подвода выхлопных газов двигателя. Генератор исполнен с теплоизолирующим кожухом.

Недостатком известной конструкции является то, что сжигание топлива при атмосферном воздухе,состоящемиз атомов азота (N), кислорода (О) и других газов образовывает (NO₂):

О₂+N₂↔NO₂+N

Целью предлагаемого изобретения является создание установки для газификации углеродсодержащих отходов, в которой устранены недостатки аналога и прототипа.

Техническим результатом является повышение калорийности синтез-газа, повышение экологической безопасности синтез-газа, а так же улучшение герметичности технологической конструкции газификатора.

Поставленная цель достигается тем, что в установке для газификации углеродсодержащих отходов корпус газификатора выполнен цельным без подвижных элементов, в верхней части газификационной установки расположена заслонка для засыпки сырья, выходной штуцер, предназначенный для отвода синтез-газа в конденсатор для удаления излишней влаги, в нижней части расположена заслонкадля удаления зольного остатка, коллектор для подачи пара в газификационную камеру, которыйсоединен с форсунками для равномерного распределения пара, расположенными ниже колосниковой решетки. Газификационная камера подогревается от внешнего электронагревателя до 1273К. Внешняя поверхность газификатора покрыта теплоизолирующим материалом.

Схема предлагаемой установки для газификации углеродсодержащих отходов изображена на фиг.1. Цифрами на фигуре обозначены:

1 – корпус;

2 – электронагреватель;

3 – теплоизолирующий материал;

4 – форсунки для подачи пара;

5 – регулятор напряжения;

6 – загрузочная заслонка;

7 – выгружная заслонка;

8 – коллектор;

9 – выходной штуцер синтез-газа;

10 – конденсатор;

11 – конденсатоотводчик;

12 – патрубок для отвода синтез-газа;

13 – парогенератор;

14 – колосниковая решетка.

Установка для газификации углеродсодержащих отходов состоит из следующих элементов. Корпус 1, в котором отсутствуют подвижные элементы, в врехней части корпуса расположены загрузочная заслонка 6 и выходной штуцер синтез-газа 9, а в нижней части расположены колосниковая решетка 14, форсунки подачи пара 4 и выгружная заслонка 7. Пар вырабатывается в парогенераторе 13 и подается по коллектору 8. Корпус нагревается от электронагревателя 2. Температура устанавливается при помощи регулятора напряжения 5. Для снижения потерь в окружающую среду внешне газификатор покрыт теплоизолирующим материалом 3, в верхней части расположен так же конденсатор 10 с конденсатоотводчиком 11 и патрубком для отвода синтез-газа 12.

Установка для газификации углеродсодержащих отходов работает следующим образом. Углеродсодержащийся отход предварительно раздробленный до размеров 8-12 мм засыпается при открытой загрузочной заслонке 6 в корпус газификатора 1. Далее на электронагреватель 2 подается напряжение, которое регулируется регулятором напряжения 5 и таким образом постепенно температура доводится до значения 1273К. При такой температуре достигается наибольший выход летучих компонентов. Для интенсификации теплообмена с нагретой стенкой из нижней части газификационной установки через коллектор 8 из парогенератора подается пар, который равномерно распределяется по площади колосниковой решетки 14 форсунками 4. Форсунки 4 имеют диаметр меньше размера частиц отхода для предупреждения закупоривания. Генерируемый синтез-газ выходит из верхней части газификационной установки через выходной штуцер 9 и направляется в конденсатор 10, конденсат отводится при помощи конденсатоотводчика 11, очищенный синтез-газ проходит через патрубок 12 к потребителю (на фигуре не указан). Для снижения тепловых потерь в окружающую среду корпус покрыт теплоизолирующим материалом, например базальтовым волокном.

Применение предлагаемого изобретения позволит:

- снизить эмиссию парникого газа СО₂ благодаря эндотермической реакции, сопровождающейся образованием монооксида углерода СО;

- снизить вредные для окружающей среды NO₂ в синтез-газе, так как в зоне газификации отсутствуют примеси, присущие атмосферному воздуху и выхлопным газам;

- снизить присос атмосферного воздуха, что способствует более точному регулированию процесса;

- повысить калорийностьсинтез-газа благодаря точному расчету необходимого числа молей (молекулярных и атомных) газифицирующего агента и известному числу молей компонентов в сырьенеобходимых для выполнения следующих реакций:

2C + O₂= 2CO (реакция частичного окисления)

C + O2= CO₂ (полная реакция окисления)

C + 2H₂= CH₄ (реакция гидрогазификации)

CO + H₂O = CO₂+ H₂ (реакция конверсии водяного газа)

CH₄+ H₂O = CO + 3H₂ (реакция парового риформинга)

C + H₂O = CO + H₂ (реакция водяного газа)

C + CO₂= 2CO (реакцияБудуара)

- повысить ресурс и надежность газификационной установки путем исключения утечки из подвижных элементов в результате износа уплотнителей.

Установка для газификации углеродсодержащих отходов, включающая корпус, покрытый теплоизолирующим материалом, при этом в верхней части корпуса расположена загрузочная заслонка для засыпки сырья, также в верхней части корпуса расположен выходной штуцер, предназначенный для отвода синтез-газа в конденсатор для удаления лишней влаги, к которому присоединен конденсатоотводчик, при этом готовый синтез-газ выходит через патрубок, расположенный за конденсатором, при этом в нижней части корпуса расположена колосниковая решетка и выгружная заслонка для удаления зольного остатка, отличающаяся тем, что содержит парогенератор, соединенный через коллектор для подачи пара с форсунками для подачи пара, расположенными ниже колосниковой решетки, при этом подогрев газификационной камеры осуществляется посредством электронагревателя, на котором установлен регулятор напряжения, позволяющий регулировать температуру нагрева исходного сырья до 1273К.