RU2199057C1

RU2199057C1 - Gas generator

Info

Publication number: RU2199057C1
Application number: RU2002102259/06A
Authority: RU
Inventors: н А.А. Мадо; А.А. Мадоян; Н.Н. Ефимов
Original assignee: Мадоян Ашот Арменович
Priority date: 2002-01-30
Filing date: 2002-01-30
Publication date: 2003-02-20

Abstract

FIELD: power engineering; burning low-reaction solid fuels. SUBSTANCE: secured in upper parts of housings 1 and 2 is pipe line 3 supplying fuel to fluidized bed 4. Pipe line 3 is provided with exhaust branch pipe which is longitudinally located in housing 1. This branch pipe excludes entrapping of fuel into pipe line 10 discharging gas being generated and preheating fuel fed to fluidized bed 4. Housing 1 is mounted for longitudinal motion in housing 2, thus reducing stresses at areas of attachment of pipe lines 3 and 10 to housings 1 and 2. EFFECT: enhanced efficiency and reliability. 4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для газификации низкореакционных твердых топлив. The invention relates to energy and can be used for gasification of low-reactive solid fuels.

Известен газогенератор, содержащий корпус с кипящим слоем на воздухораспределительной решетке, а также закрепленный в корпусе трубопровод подачи топлива в кипящий слой (см. RU 2078286, кл. F 23 С 11/02, 1997). A gas generator is known comprising a fluidized bed housing on an air distribution grill, as well as a fluidized bed fuel supply pipe fixed in the housing (see RU 2078286, class F 23 C 11/02, 1997).

Такой газогенератор требует дорогую теплоизоляцию корпуса для снижения до допустимой величины потерь тепла в окружающую среду. Such a gas generator requires expensive thermal insulation of the case to reduce to an acceptable value heat losses to the environment.

К настоящему изобретению наиболее близким техническим решением из известных является газогенератор, содержащий вертикально установленные один в другом внутренний и наружный корпусы, образующие рубашку воздушного охлаждения, а также закрепленные в обоих корпусах трубопровод отвода генерируемого газа и трубопровод подачи топлива в кипящий слой, причем последний расположен во внутреннем корпусе на распределительной решетке, подключенной к упомянутой рубашке (см. SU 1758338, кл. F 23 С 11/02, 1989). The closest technical solution to the present invention is a gas generator comprising vertically mounted one and the other inner and outer casings forming an air-cooled jacket, as well as a generated gas exhaust pipe and a fuel supply pipe into the fluidized bed fixed in both casings, the latter being located in an inner housing on a distribution grid connected to said jacket (see SU 1758338, class F 23 C 11/02, 1989).

В таком газогенераторе внутренний корпус установлен неподвижно относительно наружного корпуса, так как трубопровод подачи топлива закреплен в нижних частях корпусов, а трубопровод отвода генерируемого газа - в верхних их частях. При эксплуатации газогенератора такое обстоятельство может привести к недопустимым напряжениям в местах крепления этих трубопроводов к корпусам, что снижает эксплуатационную надежность газогенератора. In such a gas generator, the inner case is fixedly mounted relative to the outer case, since the fuel supply pipe is fixed in the lower parts of the cases, and the generated gas outlet pipe is in their upper parts. During the operation of the gas generator, this circumstance can lead to unacceptable stresses at the points of attachment of these pipelines to the housings, which reduces the operational reliability of the gas generator.

Кроме того, в таком газогенераторе отсутствует предварительный прогрев топлива, поступающего в кипящий слой. Это может привести к тому, что при эксплуатации газогенератора отдельные частички топлива не успеют газифицироваться в полном объеме внутри корпуса и могут быть вынесены в трубопровод отвода генерируемого газа. Это снижает экономичность газогенератора. In addition, in such a gas generator there is no preliminary heating of the fuel entering the fluidized bed. This can lead to the fact that during operation of the gas generator, individual particles of fuel do not have time to fully gasify inside the housing and can be carried out into the pipeline for the generation of generated gas. This reduces the efficiency of the gas generator.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности и экономичности газогенератора. The aim of the invention is to increase the operational reliability and efficiency of the gas generator.

В газогенераторе, содержащем вертикально установленные один в другом внутренний и наружный корпусы, образующие рубашку воздушного охлаждения, а также закрепленный в обоих корпусах трубопровод подачи топлива в кипящий слой, причем последний расположен во внутреннем корпусе на распределительной решетке, подключенной к упомянутой рубашке, поставленная цель достигается тем, что трубопровод подачи топлива закреплен в верхних частях корпусов и выполнен с выпускным патрубком, продольно расположенным во внутреннем корпусе, а последний установлен в наружном корпусе с возможностью продольного перемещения. In a gas generator containing vertically mounted one inside the other inner and outer casings forming an air-cooled jacket, as well as a fluidized fuel supply pipe fixed in both casings, the latter being located in the inner housing on a distribution grid connected to the said jacket, the goal is achieved the fact that the fuel supply pipe is fixed in the upper parts of the housings and is made with an exhaust pipe, longitudinally located in the inner housing, and the last mouth copulating in the outer casing to move longitudinally.

Кроме того, выпускной патрубок трубопровода подачи топлива может иметь в поперечном сечении форму сегмента и может быть образован частью внутреннего корпуса и перегородкой, продольно установленной в этом корпусе и заглубленной нижним торцом в кипящий слой. In addition, the exhaust pipe of the fuel supply pipe may have a cross-sectional shape of a segment and may be formed by a part of the inner casing and a partition longitudinally installed in this casing and buried by the lower end in the fluidized bed.

Кроме того, выпускной патрубок может быть выполнен с проходным сечением, уменьшающимся в направлении от трубопровода подачи топлива к кипящему слою. In addition, the exhaust pipe may be made with a flow cross section decreasing in the direction from the fuel supply pipe to the fluidized bed.

Кроме того, газогенератор может дополнительно содержать направляющие перегородки, поперечно установленные в рубашке охлаждения. In addition, the gas generator may further comprise guide baffles transversely mounted in the cooling jacket.

В таком газогенераторе внутренний корпус установлен относительно наружного корпуса с возможностью продольного перемещения. Это стало возможным благодаря закреплению трубопровода подачи топлива в верхних частях корпусов, там же, где закреплен трубопровод отвода генерируемого газа. При эксплуатации газогенератора это приводит к снижению напряжений в местах крепления этих трубопроводов к корпусам, что повышает эксплуатационную надежность газогенератора. In such a gas generator, the inner case is mounted relative to the outer case with the possibility of longitudinal movement. This was made possible by fixing the fuel supply pipe in the upper parts of the housings, in the same place as the generated gas exhaust pipe. During operation of the gas generator, this leads to a decrease in stresses at the points of attachment of these pipelines to the housings, which increases the operational reliability of the gas generator.

Однако верхнее расположение трубопровода подачи топлива может привести к недопустимо большому уносу топлива в трубопровод отвода генерируемого газа. Для исключения этого трубопровод подачи топлива в заявляемом устройстве выполняется с выпускным патрубком, продольно расположенным во внутреннем корпусе. При этом следует подчеркнуть, что этот выпускной патрубок не только исключает унос топлива в трубопровод отвода генерируемого газа, но и обеспечивает также предварительный прогрев топлива, поступающего в кипящий слой, что при эксплуатации газогенератора приводит к полной газификации топлива и к повышению экономичности газогенератора. However, the upper location of the fuel supply pipe can lead to unacceptably large fuel entrainment into the generated gas exhaust pipe. To eliminate this, the fuel supply pipe in the inventive device is performed with an exhaust pipe, longitudinally located in the inner case. It should be emphasized that this exhaust pipe not only eliminates the entrainment of fuel into the generated gas exhaust pipe, but also provides a preliminary heating of the fuel entering the fluidized bed, which during operation of the gas generator leads to complete gasification of the fuel and increase the efficiency of the gas generator.

Направляющие перегородки, поперечно установленные в рубашке охлаждения, с одной стороны, играют роль направляющих при перемещениях внутреннего корпуса относительно наружного, что еще в большей степени повышает эксплуатационную надежность газогенератора, а с другой стороны - обеспечивают более полное использование внутреннего корпуса в качестве поверхности нагрева для нагрева воздуха, подаваемого в кипящий слой, и оптимальные для теплообмена скорости воздуха в рубашке охлаждения, что еще больше повышает экономичность газогенератора. The guide walls, transversely mounted in the cooling jacket, on the one hand, play the role of guides when moving the inner case relative to the outside, which further increases the operational reliability of the gas generator, and on the other hand, provide a more complete use of the inner case as a heating surface for heating air supplied to the fluidized bed, and optimal for heat transfer air velocity in the cooling jacket, which further increases the efficiency of the gas generator.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид газогенератора, вариант с двускатной распределительной решеткой; на фиг. 2 представлен общий вид газогенератора с односкатной распределительной решеткой. The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of a gas generator, a variant with a gable distribution grid; in FIG. 2 shows a general view of a gas generator with a single-pitch distribution grid.

Газогенератор содержит вертикально установленные один в другом внутренний и наружный корпусы 1 и 2 соответственно, причем корпус 1 установлен с возможностью продольного перемещения в корпусе 2. В верхних частях корпусов 1 и 2 закреплен трубопровод 3 подачи топлива в кипящий слой 4. Кипящий слой 4 расположен во внутреннем корпусе 1 на распределительной решетке 5, подключенной к рубашке 6 воздушного охлаждения. Рубашка 6 образована корпусами 1 и 2, в верхней части корпуса 2 закреплен патрубок 7 подвода воздуха. The gas generator comprises vertically mounted inner and outer housings 1 and 2, respectively, the housing 1 being mounted with the possibility of longitudinal movement in the housing 2. In the upper parts of the housings 1 and 2, a pipeline 3 for supplying fuel to the fluidized bed 4 is fixed. The fluidized bed 4 is located in the inner housing 1 on the distribution grid 5 connected to the jacket 6 air cooling. The shirt 6 is formed by buildings 1 and 2, in the upper part of the housing 2 fixed pipe 7 air supply.

Трубопровод 3 подачи топлива выполнен с выпускным патрубком, который продольно расположен во внутреннем корпусе 1. Этот патрубок имеет в поперечном сечении форму сегмента и образован частью внутреннего корпуса 1 и продольно установленной в нем перегородкой 8, которая заглублена нижним торцом в кипящий слой 4. При этом выпускной патрубок выполнен с проходным сечением, уменьшающимся в направлении от трубопровода 3 к кипящему слою 4, что обеспечивает непрерывность потока топлива. The fuel supply pipe 3 is made with an exhaust pipe, which is longitudinally located in the inner casing 1. This pipe has a cross-sectional shape of a segment and is formed by a part of the inner casing 1 and a partition 8 longitudinally installed in it, which is buried by the lower end into the fluidized bed 4. In this case the outlet pipe is made with a flow cross section decreasing in the direction from the pipeline 3 to the fluidized bed 4, which ensures a continuous flow of fuel.

В рубашке 6 охлаждения поперечно установлены направляющие перегородки 9. Для выхода генераторного газа предусмотрен патрубок 10, закрепленный в верхних частях корпусов 1 и 2, а для вывода золы - патрубок 11, который закреплен в нижней части корпуса 1 и соединен посредством компенсатора 12 температурных перемещений с нижней частью корпуса 2. Патрубок 10 соединен с основными горелками энергетического котла (не показан), заменяя в нем частично или полностью газомазутную подсветку основного топлива. Распределительная решетка выполнена с уклоном в сторону патрубка 11, причем угол уклона выбирается в зависимости от марки топлива, скорости выхода золы и времени пребывания частиц топлива в газификаторе. In the cooling jacket 6, guide rails 9 are installed transversely. A nozzle 10 is provided for the outlet of the generator gas, which is fixed in the upper parts of the housings 1 and 2, and for the ash output, a nozzle 11 is mounted, which is fixed in the lower part of the housing 1 and is connected via a compensator 12 for temperature displacements with the lower part of the housing 2. The pipe 10 is connected to the main burners of the energy boiler (not shown), replacing it partially or completely gas-oil illumination of the main fuel. The distribution grill is made with a slope towards the pipe 11, and the slope angle is selected depending on the type of fuel, the ash exit speed and the residence time of the fuel particles in the gasifier.

В нижней части корпуса 1 выполнены тангенциальные воздушные сопла 13, подключенные к рубашке 6 охлаждения и выполняющие роль завихрителей в кипящем слое 4. Под распределительной решеткой 5 расположен кольцевой коллектор 14 впрыска водяного пара и растопочные газовые горелки 15 природного газа. Здесь же встроен запальник 16. In the lower part of the housing 1 there are tangential air nozzles 13 connected to the cooling jacket 6 and acting as swirlers in the fluidized bed 4. Under the distribution grid 5, there is an annular manifold 14 for injecting water vapor and kindling gas burners 15 of natural gas. Igniter 16 is also integrated here.

Газогенератор работает следующим образом. The gas generator operates as follows.

Топливо посредством трубопровода 3 и его выпускного патрубка с размерами частиц до 20 мм непрерывно поступает в кипящий слой 4. Одновременно в кипящий слой 4 через распределительную решетку 5 подают воздух в количестве, необходимом для газификации топлива. Скорость воздуха в свободном пространстве корпуса 1 поддерживают в диапазоне 1,5...2,5 м/с для обеспечения псевдоожижения слоя 4. В слой 4 через сопла 13 тангенциально подают воздух, чем обеспечивается оптимальная циркуляция частиц топлива в кипящем слое 4. В корпусе 1 происходит газификация топлива. Рабочая температура газификации поддерживается 800...1100^oC и регулируется подачей пара через коллектор 14 в кипящий слой 4 топлива. Образующийся генераторный газ с температурой 800... 1100^oC направляется через патрубок 10 в основные горелки котла. Для начала процесса газификации в горелки 15 подают природный газ и используют запальник 16. Зола из корпуса 1 выводится по патрубку 11.Fuel through the pipeline 3 and its outlet pipe with particle sizes up to 20 mm continuously enters the fluidized bed 4. At the same time, air is supplied to the fluidized bed 4 through the distribution grid 5 in the amount necessary for gasification of the fuel. The air velocity in the free space of the housing 1 is maintained in the range of 1.5 ... 2.5 m / s to ensure fluidization of the bed 4. Air is tangentially supplied to the bed 4 through nozzles 13, which ensures optimal circulation of fuel particles in the fluidized bed 4. B Case 1 is the gasification of fuel. The working gasification temperature is maintained at 800 ... 1100 ^o C and is regulated by the supply of steam through the manifold 14 in the fluidized bed 4 of the fuel. The generated generator gas with a temperature of 800 ... 1100 ^o C is sent through the pipe 10 to the main burner of the boiler. To start the gasification process, natural gas is supplied to the burners 15 and an igniter 16 is used. Ash from the housing 1 is discharged through the pipe 11.

Генераторный газ часть своего тепла через перегородку 8 передает свежему топливу, а через стенку корпуса 1 - воздуху, проходящему между перегородками 9 по рубашке 6 и поступающему затем под распределительную решетку 5. Кроме того, перегородка 8 исключает захват топлива восходящим потоком генераторного газа. Generating gas transfers part of its heat through the baffle 8 to fresh fuel, and through the wall of the housing 1 to the air passing between the baffles 9 through the jacket 6 and then coming under the distribution grid 5. In addition, the baffle 8 eliminates the capture of fuel by the upward flow of the generator gas.

В процессе работы газогенератора корпус 1 свободно перемещается внутри корпуса 2, используя перегородки 9 в качестве направляющих. При этом газоплотность рубашки 6 обеспечивается при помощи компенсатора 12 температурных перемещений корпуса 1 относительно корпуса 2. In the process of operation of the gas generator, the housing 1 moves freely inside the housing 2, using partitions 9 as guides. In this case, the gas tightness of the jacket 6 is provided by means of a compensator 12 for temperature displacements of the housing 1 relative to the housing 2.

Claims

1. A gas generator comprising vertically mounted one inside the other inner and outer casings forming an air-cooled jacket, as well as a fluidized fuel supply pipe fixed in both casings, located in the inner housing on a distribution grid connected to the said jacket, characterized in that the fuel supply pipe is fixed in the upper parts of the housings and is made with an exhaust pipe, longitudinally located in the inner case, and the latter is installed in the outer case with length of longitudinal movement.

2. The gas generator according to claim 1, characterized in that the exhaust pipe of the fuel supply pipe has a cross-sectional shape of a segment and is formed by a part of the inner casing and a partition longitudinally installed in this casing and buried by the lower end in the fluidized bed.

3. The gas generator according to claims 1 and 2, characterized in that the exhaust pipe is made with a cross-section that decreases in the direction from the fuel supply pipe to the fluidized bed.

4. The gas generator according to claims 1 to 3, characterized in that it further comprises guiding partitions transversely mounted in the cooling jacket.