Газогенератор низкосортного топлива со взвешенным слоем

Институтом газа и жидкого топлива (ВНИГИ) ещё в советское время была разработана конструкция газогенератора для газификации мелкозернистого топлива во взвешенном слое, совмещенным с углегазовым (авторы — П. X. Куринов, А. Я. Красный, А. П. Михеев, С. А. Шашкин).

Газогенератор представляет собой шахту, вверху имеющую вид цилиндра, а внизу — усеченного конуса, обращенного меньшим основанием вниз. Газогенератор выложен из огнеупорного кирпича и заключен в металлический кожух. В верхней части шахты находится тарельчатый аппарат для подсушки топлива, в который подается топливо с размером зерен до 10 мм. Топливо в этом аппарате попеременно перемещается к центру и периферии тарелок, к отверстиям, через которые оно падает с одной тарелки на другую. Перемещение топлива происходит с помощью гребков с косо насаженными зубьями. Такие гребки вращаются от общего вертикального вала с водяным охлаждением. Нижние тарелки и гребки выполняются из жароупорной стали. К нижней части шахты присоединена дутьевая камера с поддоном, охлаждаемым водой. Для плавного подвода воздуха в шахту газогенератора внутри дутьевой камеры смонтирован диффузор, в который воздух поступает через кольцевую щель. На поддон дутьевой камеры через нижнее отверстие шахты поступают зола и шлак.

Охлаждение поддона способствует затвердеванию шлака. С поддона он удаляется в гидравлический затвор вращающимися гребками, насаженными на патрубок, закрепленный на вращающемся столе. Внутри патрубка смонтирована штанга, имеющая возвратно-поступательное движение и вращающаяся со столом. Эта штанга служит для удаления золы и шлаков, налипших на стены конической шахты газогенератора. Ход штанги от устья шахты до верхней точки равен 1,2 м.

Частицы топлива падают из загрузочного приспособления в шахту.

Крупные частицы, чья скорость витания больше скорости газового потока, из цилиндрической шахты попадают в нижнюю коническую.

Здесь скорость газового потока все повышается и в какой-то области падающие частицы оказываются взвешенными.

Мельчайшие частицы золы, оставшееся после газификации, слипаются друг с другом, образуя более крупные частицы, выпадающие из потока.

Мелкие частицы топлива, подхватываемые газовым потоком в цилиндрической части шахты, а также частицы, уносимые газом в стадии газификации и унесенные мелкие частицы золы, улавливаются в циклонном пылеуловителе, в котором продолжаются подсушка и подогрев топлива. Из него топливо и остатки возвращаются с помощью шнека в нижнюю коническую часть шахты.

Таким образом особенностями газогенератора ВНИГИ являются создание концентрированного взвешенного слоя, совмещенного с угле-газовым, применение приспособления для подсушки и сепарации по размеру кусков топлива в верхней части газогенератора и циркуляция угольного слоя. В схеме установки ВНИГИ топливо подается на магнитный сепаратор для удаления металлических частиц, далее поступает на дробилку, а затем на вибрационный грохот. Просеянное топливо подается в бункер. Показатели по составу газа улучшаются при использовании подогретого дутья. Подогрев до 200—400° позволяет повысить теплотворную способность газа на 100 — 200 ккал/нм3.

В получаемом газе содержатся очень малые количества смолистых веществ.

Условия образования шлаков и их физические свойства при газификации во взвешенном состоянии несколько необычны. Основная масса шлака выпадает в виде размягченных округленных кусочков диаметром 6—8 мм. Форма кусочков объясняется аэродинамическими условиями в шахте rajoi енератора. Поток дутья поддерживает частицы золы во взвешенном состоянии, пока отдельные частицы золы, витающие в полурасплавленном состоянии, не укрупнятся. Отдельные оплавленные частицы оседают на стенках шахты и прилипают к футеровке. Специальный шлакоудаляющий механизм очищает нижнюю часть шахты и не допускает образования настылей. Охлажденный шлак удаляется из гидравлического затвора с помощью механической лопаты.

В табл ниже приведены показатели газификации фрезерного торфа, подмосковного и челябинского угля в газогенераторе ВНИГИ.

Показателя газификации фрезерного торфа во взвешенном слое (частицы размером 0—6 мм, 50% частиц размером меньше 1 мм)

При газификации гдовского сланца с содержанием золы 46% и влаги 5% на холодном дутье шлакования не наблюдалось.

При использовании подогретого дутья с температурой 140—200 шлакование в верхней части шахты не позволило вести процесс дольше 6—10 часов. Интенсивность газификации составляла 800—1100 кг/ж2 час и теплотворная способность газа при холод ном дутье 628 ккал/нм3 и при подогретом — 700—900 ккал/нм3.

Рассмотрение данных по газификации мелкого топлива в газогенераторе ВНИГИ позволяет заключить, что газификация фрезерного торфа и подмосковных углей возможна при их натуральной влажности. Процесс газификации протекает устойчиво и является легко управляемым. Потери с уносом могут быть уменьшены при установке дополнительных пылеулавливающих приспособлений.

Технико-экономические расчеты показывают, что газогенератор на фрезерном торфе с диаметром шахты в 2,5 м по количеству производимого тепла в газе в 2—3 раза мощнее стандартного газогенератора для кускового торфа с диаметром шахты 3 м. Годовая экономия эксплуатационных расходов составляет 92%. При монтаже газогенератора возможно использование клеевых систем.

Вместе с тем необходимо отметить, что теплотворная способность газа, получаемого при газификации в газогенераторе с кипящим слоем, значительно ниже, чем в газогенераторах на кусковом топливе. Кроме того, отпадает возможность улавливания смолы.

При использовании газа для отопления печей, требующих очищенного газа, например туннельных печей, предназначенных для низкотемпературного обжига, эта схема может быть упрощена за счет применения механического очистителя, представляющего собой одновременно газодувку, и отказа от осушки газа При этом потребителю подается газ, очищенный от взвешенных частиц, но содержащий при влажных топливах повышенное количество влаги, допустимое в связи с низкой температурой обжига. В такой установке нет необходимости в применении скрубберов, и водяное хозяйство максимально упрощается. Количество конденсата в газопроводах и в затворах невелико и, следовательно, не возникают трудности, связанные со спуском и очисткой сточных фенольных вод.

При большом расходе топлива в целях экономии электроэнергии механический очиститель может быть заменен электрофильтром и газодувкой.