Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ РЕАКТОР КИПЯЩЕГО СЛОЯ С ВНУТРЕННЕЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ МАТЕРИЛА(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт тепло- и массообмена им. А.В.Лыкова НАН Беларуси(72) Авторы Бородуля Валентин Алексеевич Пальченок Геннадий Иванович Слижук Дмитрий Станиславович Гребеньков Анатолий Жоресович Василевич Сергей Владимирович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт теплои массообмена им. А.В.Лыкова НАН Беларуси(57) Реактор кипящего слоя с внутренней циркуляцией материала и подачей псевдоожижающего агента, состоящий из камеры газификации с кипящим слоем, отличающийся тем, что он дополнительно содержит охлаждаемый диффузор, установленный над камерой, который имеет такое же входное сечение, как камера газификации, выходной патрубок имеет меньшее сечение, чем входное, и снабжен внутренним сепаратором частиц дополнительно на выходе из диффузора установлена система охлаждения, очистки и анализа выходящих газов в качестве псевдоожижающего агента применен диоксид углерода или водяной пар в смеси, например, с азотом реактор дополнительно содержит аппаратуру для регулирования и переключения подачи псевдоожижающего агента.(56) 1. Патент США 3 853 498. 2. Патент США 4 828 581. 3. Бородуля А.В., Пальченок Г.И. Перспективы применения и методы расчета сжигания натурального и денсифицированного биотоплива в кипящем слое // ВесцБеларус. Сер. фз.-тэхн. навук. - 2003. -3. - С. 123-130. 4..,.,.,.,.// . .. - 1998. - . 8. - . 23. - . 641-648. Полезная модель реактора кипящего слоя с внутренней циркуляцией материала относится к устройствам для газификации древесного сырья в кипящем (псевдоожиженном) слое и может найти применение при получении газообразного топлива (например, водорода) из древесины и других видов биомассы. Известно, что до последнего времени для газификации биомассы большей частью использовались реакторы без кипящего слоя. В 1 Бэйли предложил осуществлять газификацию биомассы, в частности муниципального мусора, состоящего на 60 из целлюлозных материалов, в реакторе с кипящим слоем (КС) песка, что позволяет существенно повысить производительность газогенератора. В 2 Фелдман и Пэйсли описывают образцовую газифицирующую систему с циркулирующим кипящим слоем (ЦКС) песка для производства топливного газа из биомассы и других углеродсодержащих материалов. В данной системе за счет выделения большого количества летучих газов из биомассы в камере газификации фактически реализуется режим быстрого псевдоожижения, при котором скорость фильтрации газа превышает скорость витания частиц кипящего слоя. В результате из слоя уносятся частицы песка и коксового остатка биомассы, и в камере создается восходящий поток газчастицы. Уносимые частицы сепарируются от газа в циклоне и, после нагревания за счет частичного выжигания коксового остатка в специальной камере сгорания с кипящим слоем,возвращаются в камеру газификации. Преимуществом циркулирующего кипящего слоя является присутствие в надслоевом объеме камеры газификации твердых частиц, в качестве которых может быть использован катализатор, например, оксид магния, способствующий повышению выхода водорода, понижению содержания пиролитических смол и предотвращению агломерации материала слоя. В отличие от предшествующих система, описанная в 2, подходит для крупномасштабного производства топливного газа средней и высокой теплотворной способности, который может использоваться как энергетическое топливо для традиционных парогазовых установок и топливных элементов. Недостатком данных конструктивных предложений является необходимость подачи большого количества биомассы в камеру газификации для обеспечения режима быстрого псевдоожижения, использования камер большой высоты (до десятков метров) и дорогостоящих высокотемпературных циклонов для рециркуляции материала слоя. Эти недостатки особенно видны в устройстве описываемого в 2 реактора, необходимой для исследования и оптимизации процесса газификации. Задачей предлагаемой полезной модели реактора кипящего слоя является создание реактора кипящего слоя, позволяющего получать высококачественный топливный газ из древесины путем ее термической конверсии в кипящем слое, в который подается водяной пар, возможно в смеси с азотом, или диоксид углерода СО 2, в режиме быстрого псевдоожижения (ЦКС) за счет организации внутренней циркуляции материала слоя. За прототип принят реактор кипящего слоя для сжигания древесного сырья, описанный в 3. Однако это устройство не позволяет проводить газификацию древесины в режиме быстрого псевдоожижения. 23102005.12.30 Задача решается следующим способом. Реактор кипящего слоя с внутренней циркуляцией материала и подачей псевдоожижающего агента, состоящий из камеры газификации с кипящим слоем, дополнительно содержит охлаждаемый диффузор, установленный над камерой, который имеет такое же входное сечение, как камера газификации, выходной патрубок имеет меньшее сечение, чем входное, и снабжен внутренним сепаратором частиц дополнительно на выходе из диффузора установлена система охлаждения, очистки и анализа выходящих газов в качестве псевдоожижающего агента применен диоксид углерода или водяной пар, возможно в смеси с азотом или другими инертными газами реактор дополнительно содержит аппаратуру для регулирования и переключения подачи псевдоожижающего агента. На фигуре представлена схема реактора кипящего слоя с внутренней циркуляцией материала. Реактор кипящего слоя с внутренней циркуляцией материала включает в себя камеру газификации 1 с кипящим слоем 2, соединенную с диффузором 3, который имеет такое же входное сечение, как камера газификации 1, выходной патрубок 4 меньшего сечения, чем входное, и снабжен внутренним сепаратором частиц 5. Диффузор не имеет тепловой изоляции и охлаждается, например, воздухом путем естественной конвекции. На выходе из диффузора установлена система охлаждения выходящих газов, состоящая из водоохлаждаемых холодильника 6 и конденсатора 7, снабженного конденсатоотводчиком 8. Подача воздуха в камеру газификации осуществляется воздуходувкой 9, сжатые СО 2 и 2 подаются из баллонов 10 и 11 соответственно, а источником пара служит парогенератор 12 производительностью 30 кг/ч, снабженный пароперегревателем 13. Расходы холодных газов перед реактором измеряются с помощью ротаметров 14 (на схеме условно показан один ротаметр), а необходимый расход пара задается с помощью регулирующей арматуры. Подача древесной биомассы в реактор производится пневмомеханическим путем через питатель 15, в который может подаваться азот. Полученный в реакторе топливный газ проходит через систему охлаждения, фильтр тонкой очистки газов от частиц 16, ротаметр 17 для измерения расхода топливного газа, частично отбирается на газовый анализатор ГА и выводится из системы через вытяжной вентилятор . Температура слоя в реакторе измеряется с помощью хромель-алюмелевой термопары 18. Реактор снабжен наружным электронагревателем в виде нихромовой спирали 19, который служит для установления необходимого температурного режима. Мощность нагревателя регулируется вручную с контролем по температуре слоя. Реактор и спираль нагревателя покрыты тепловой изоляцией 20 и поверх нее - защитным металлическим кожухом. Предлагаемый высокотемпературный реактор кипящего слоя с внутренней циркуляцией материала работает следующим образом. Кипящий слой в период пуска создается за счет псевдоожижения инертного дисперсного материала (например, песок) воздухом, а в рабочий период - агентом газификации, например, водяным паром в смеси с азотом или диоксидом углерода СО 2. Внутренняя циркуляция материала слоя осуществляется за счет сепарации газа и частиц в диффузоре вследствие а) снижения скорости газа по высоте диффузора из-за увеличения его поперечного сечения и охлаждения диффузора, б) отражения частиц внутренним сепаратором и в) уменьшения сечения выходного патрубка диффузора по сравнению с входным сечением. Отделенные от газа частицы падают вдоль стенок диффузора обратно в камеру газификации. Реактор выводится на стационарный тепловой режим при псевдоожижении слоя инертного материала воздухом. Слой находится в состоянии КС при скоростях фильтрации газа ниже скорости витания или ЦКС при более высоких скоростях. После этого с помощью регулирующей арматуры воздух замещается необходимым агентом газификации при сохранении постоянной скорости фильтрации газа в слое. После восстановления стационарного режима древесная биомасса с помощью питателя подается в слой, где происходит ее термическая конверсия. Полученные газы на выходе из диффузора сначала по 3 23102005.12.30 падают в водоохлаждаемый холодильник, а после него - в конденсатор, что обеспечивает конденсацию пиролизных смол, осаждаемых на стенках конденсатора, и водяного пара,конденсат которого собирается в конденсатоотводчике. Расход неконденсирующихся газов на выходе из системы измеряется ротаметром, за которым осуществляется отбор газов на газовый анализатор, после чего они направляются к вытяжному вентилятору. В результате усовершенствования реактора кипящего слоя стало возможным получить топливный газ из древесины путем ее термической конверсии в кипящем слое в среде СО 2 и (или) перегретого водяного пара в условиях как обычного (КС), так и быстрого псевдоожижения (ЦКС) за счет организации внутренней циркуляции материала слоя. Например,в результате конверсии воздушно-сухой кленовой древесины во внутренне циркулирующем КС при температуре слоя 700 С и использовании в качестве псевдоожижающего газа смеси перегретого водяного пара (агент газификации) и азота (газ-носитель) получен топливный газ, в котором уменьшается количество 2 и увеличивается количество СО и 2. Результат приведен в таблице (для сравнения там же приведены данные 4, полученные в сопоставимых условиях). Состав сухих продуктов паровой конверсии кленовой древесины (без азотаносителя) Компонент 2 СО 2 4 2 Процентное содержание продуктов конверсии Настоящая работа Данные 4 30,1 35,3 21,8 20,6 32,3 31,4 15,8 8,4 4,3 Предлагаемая полезная модель реактора кипящего слоя с внутренней циркуляцией материала позволяет получать высококачественный (без твердых примесей) топливный газ из древесины путем ее термической конверсии в кипящем слое какв условиях обычного(КС), так и быстрого псевдоожижения (ЦКС) за счет организации внутренней циркуляции материала слоя. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4

МПК / Метки

МПК: C10J 3/00

Метки: реактор, кипящего, циркуляцией, внутренней, слоя, материла

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/4-u2310-reaktor-kipyashhego-sloya-s-vnutrennejj-cirkulyaciejj-materila.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Реактор кипящего слоя с внутренней циркуляцией материла</a>

Похожие патенты