Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Газогенераторний нагрівальний пристрій, що містить корпус, переважно, циліндричної форми, який охоплює камеру газифікації та камеру згоряння генераторного газу, які розділені газопроникною перегородкою, засіб подачі палива, засіб подачі окислювача в камеру газифікації, засіб видалення продуктів згоряння, засіб подачі теплоносія до зони виділення теплової енергії, який відрізняється тим, що додатково містить засіб подачі окислювача в камеру згоряння генераторного газу, причому камера газифікації та камера згоряння генераторного газу розташовані співвісно, а газопроникна перегородка виконана з можливістю охолодження її потоком теплоносія.

2. Газогенераторний нагрівальний пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що газопроникна перегородка являє собою решітку трубчастого типу.

3. Газогенераторний нагрівальний пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що внутрішня поверхня камери газифікації виконана конусоподібною.

Текст

1. Газогенераторний нагрівальний пристрій, що містить корпус, переважно, циліндричної форми, який охоплює камеру газифікації та камеру згоряння генераторного газу, які розділені газопроникною перегородкою, засіб подачі палива, за 3 За прототип прийнято патент України №3511 на винахід, який було опубліковано 15.11.2004р. у бюлетені №11, МПК: C10J3/00, F24H1/24. За цим патентом, газогенераторний нагрівальний пристрій містить корпус, який охоплює камеру газифікації та камеру згоряння генераторного газу. Камери розташовані суміжно в горизонтальній площині та сполучені між собою отвором. В ніжній частині камери газифікації розташовані колосники. Також газогенераторний нагрівальний пристрій містить засіб подачі палива, засіб подачі окислювача в камеру газифікації, засіб видалення продуктів згоряння та засіб подачі теплоносія до зони виділення теплової енергії. Останній сполучено з водяною сорочкою, яка охоплює корпус та камери. Засіб подачі окислювача в камеру газифікації сполучено з простором під колосниками, який в свою чергу сполучено з внутрішнім простором камери газифікації. Недоліком прототипу є складність конструкції та її собівартість. При цьому при його використанні також здійснюється недоспалювання летючих смол та інших продуктів газифікації твердого палива, що в свою чергу, призводить до зменшення потужності пристрою та зменшення терміну його експлуатації. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення конструкції газогенераторних нагрівальних пристроїв для збільшення їх потужності та забезпечення функціонування на різних видах твердого вуглевмісного палива (деревина, тріска, деревне вугілля, антрацит, буре вугілля, торф, усі інші види паливних брикетів) при одночасному зменшенні розмірів корпусу, спрощенні конструкції пристрою та технології його виробництва, забезпечення можливості керування процесом синтезу генераторного газу та його спалювання, підвищення надійності окремих елементів конструкції газогенераторних нагрівальних пристроїв. Поставлена задача вирішується таким чином, що газогенераторний нагрівальний пристрій, який містить корпус переважно циліндричної форми, що охоплює камеру газифікації та камеру згоряння генераторного газу, які розділені газопроникною перегородкою, засіб подачі палива, засіб подачі окислювача в камеру газифікації, засіб видалення продуктів згоряння, засіб подачі теплоносія до зони виділення теплової енергії, згідно з корисною моделлю, додатково містить засіб подачі окислювача в камеру згоряння генераторного газу, причому камера газифікації та камера згоряння генераторного газу розташовані співвісно, а газопроникна перегородка виконана з можливістю охолодження її потоком теплоносія. При можливих варіантах здійсненнях конструкції газогенераторного нагрівального пристрою газопроникна перегородка являє собою решітку трубчастого типу. Також при можливих варіантах здійсненнях конструкції газогенераторного нагрівального пристрою внутрішня поверхня камери газифікації виконана конусоподібною. Між сукупністю суттєвих ознак корисної моделі та технічним результатом, що заявляється. Існує наступний причинно-наслідковий зв'язок. 54264 4 Винахідниками експериментальним шляхом було виявлено, що розташування камери газифікації та камери згоряння генераторного газу співвісно одна одній у корпусі газогенераторного нагрівального пристрою переважно циліндричної форми з одночасним забезпеченням можливості подачі окислювача в камеру згоряння генераторного газу дозволяє здійснити процес термічної газифікації твердого палива та подальше спалювання продуктів термічного синтезу вуглеводнів в одному об'ємі корпуса, розділеного газопроникною перегородкою. Це призводить до зменшення габаритів газогенераторного нагрівального пристрою та спрощення його конструкції. При цьому одночасно здійснюється спалювання інших продуктів газифікації твердого палива, які також разом із синтезованим генераторним газом потрапляють до камери згоряння через газопроникну перегородку, що підвищує потужність та ККД пристрою при виробленні теплової енергії. Додатково при використанні твердого палива, яке містить багато летючих речовин, при термічному синтезі вуглеводнів у генераторному газі утворюється великий вміст смол та вуглеводнів, що можуть конденсуватися, що призводить до їх налипання на внутрішні стінки корпусу, камер газифікації та згоряння та іншої арматури, яка може входити до конструкції газогенераторного нагрівального пристрою. При використанні запропонованої конструкції газогенераторного нагрівального пристрою переважна частина смол та вуглеводнів, що можуть конденсуватися, спалюється у камері згоряння, що дозволяє підвищити якість генераторного газу та, відповідно, збільшити його потужність, а також підвищити надійність роботи пристрою. Також це дозволяє знизити вимоги до вологості твердого палива, яке застосовують у газогенераторних нагрівальних пристроях для отримання генераторного газу, та вмісту в ньому вуглецю. Згідно з цим, при застосуванні корисної моделі в якості вуглевмісної сировини можливе використання різноманітних дешевих видів твердого палив, зокрема деревини, бурового вугілля, торфу, антрациту, деревного вугілля, інших видів паливних брикетів тощо. Також під час дослідних робіт винахідниками встановлено, що розташування камер газифікації і згоряння співвісно між собою та подання окислювача у камеру згоряння дозволяє спростити конструкцію газогенераторного нагрівального пристрою та забезпечити можливість керування процесом отримання генераторного газу, його спалювання та відведення теплової енергії від зон її генерації за допомогою засобів подачі окислювача до камери газифікації, засобів подачі окислювача до камери горіння та засобів подачі теплоносія до зон виділення теплової енергії, що також підвищує надійність експлуатації пристрою. Наявність газопроникної перегородки з можливістю її охолодження потоком теплоносія дозволяє збільшити строк терміну її експлуатації та площину зон виділення теплової енергії, що підвищить ККД роботи газогенераторного нагрівального пристрою. Здійснення газопроникної перегородки у вигляді решітки трубчастого типу також 5 дозволяє підвищити площину зон виділення теплової енергії та спростити технологію виготовлення цієї частини конструкції газогенераторного нагрівального пристрою з одночасним збереженням призначення газопроникної перегородки. Виконання внутрішньої поверхні камери газифікації конусоподібною дозволяє забезпечити більш оптимальну та рівномірну подачу твердого палива на газопроникну перегородку. Для пояснення суті корисної моделі нижче наведено приклад можливої реалізації заявленої конструкції газогенераторного нагрівального пристрою. Приклад проілюстровано кресленням, на якому схематично зображено загальний вид газогенераторного нагрівального пристрою. Цілком очевидно, що заявлена конструкція газогенераторного нагрівального пристрою може мати безліч варіантів виконання, тому наведений приклад ніяким чином не обмежує обсяг домагань, викладений у формулі, а тільки пояснює суть корисної моделі. Газогенераторний нагрівальний пристрій містить корпус 1, в якому розташовано камеру газифікації 2 та камеру згоряння 3. Обидві камери розташовані співвісно відносно вертикальної осі корпусу 1. Внутрішня поверхня камери газифікації 2 може бути виконана у вигляді конуса 4, який звужується донизу. Корпус 1 також може бути виконаний у вигляді циліндричної труби з жаростійкого матеріалу, усередині якої співвісно встановлено трубу меншого діаметру. Верхня торцева стінка 5 корпуса 1 є заглушеною та сполучена з отвором засобу подачі палива 6. Засіб подачі палива 6 може мати трубчасту форму та містити розташований усередині шнековий штовхач 7, за допомогою якого здійснюють подачу твердого палива 8 усередину камери газифікації 2 та попереднє його здрібнювання. Нижня торцева стінка 9 корпуса 1 також є заглушеною та сполучена з отвором засобу видалення продуктів згоряння 10. Матеріал для засобу видалення продуктів згоряння 10 повинен бути жаростійким через високу температуру продуктів згоряння на виході з газогенераторного нагрівального пристрою. Засіб видалення продуктів згоряння 10 може бути сполучений з теплообмінником (на кресленні не показано) для подальшого використання теплової енергії продуктів згоряння генераторного газу. Камеру газифікації 2 та камеру згоряння 3 розділено газопроникною перегородкою 11, встановленою горизонтально. Газопроникна перегородка 11 може бути виконана як решітка трубчастого типу, наприклад, з набору труб невеликого діаметру, розташованих паралельно між собою та сполучених зварним з'єднанням з внутрішньою поверхнею труби меншого діаметру корпуса 1. Засіб подачі окислювача 12, наприклад, компресор, може бути сполучено з внутрішнім простором камери газифікації 2 та з внутрішнім простором камери згоряння генераторного газу 3 через отвори в стінках труб корпусу 1 за допомогою з'єднувальних трубок 13 та 14. Засіб подачі окислювача 12 та трубка 14 утворюють засіб подачі окислювача до камери горіння 3. На трубках може бути 54264 6 встановлено запірну арматуру для керування процесами газифікації та спалювання продуктів синтезу вуглеводнів (на кресленні не показано). Засіб подачі 15 теплоносія до зони виділення теплової енергії, наприклад, насос, може бути сполучено з внутрішнім простором, утвореним зовнішньою трубою та внутрішньою трубою корпуса 1 та призначеним для підведення теплоносія до зони виділення теплової енергії. Газогенераторний нагрівальний пристрій використовують наступним чином. Спочатку здійснюють подачу твердого палива 8, наприклад, деревини, тріски, деревного вугілля, антрациту, бурого вугілля, торфу та інших видів паливних брикетів, у корпус 1 через засіб подачі палива 5. При цьому можливе первісне здрібнювання твердого палива за допомогою шнекового штовхача 7. Далі тверде паливо потрапляє на газопроникну перегородку 9. Первісну подачу твердого палива здійснюють до заповнення внутрішнього простору камери газифікації 2. Після цього підпалюють шар твердого палива, наприклад, відкритим вогнем через герметичний отвір у корпусі 1. Утворюється джерело горіння у твердому паливі завдяки наявності кисню у шарі твердого палива у камері газифікації 2. Після здійснюють подачу окислювача, наприклад, кисневої суміші, за допомогою засобу подачі окислювача 12 через патрубок 13 у внутрішній простір камери газифікації 2, наповнений шаром твердого палива. Після взаємодії окислювача з джерелом горіння шляхом проходження наступних хімічних реакцій. 1) В зоні горіння (окислення), яка утворюється на рівні введення окислювача, відбуваються реакції з окислювачем (киснем): С + О2 = СO2; Н + 1/2O2 = Н2О. Ці реакції є екзотермічними, в результаті чого відбувається різке підвищення температури газів до 900...1200°С та часткове спалювання піроліз них смол та інших продуктів, що конденсуються, яке залежить від якості твердого палива. 2) Далі продукти реакцій в зоні окислення (гарячі гази та розпечений деревний вугіль) переміщуються в зону відновлення. В цій зоні теплова енергія газів перетворюється у хімічну енергію генераторного газу у відповідності до реакцій: С + СO2 = 2СО; С + Н2О = СО + Н2; CO + Н2 = CO + Н2О; С + 2Н2 = СН4; СО + 3Н2 = СН4 + Н2О; Ці реакції є ендотермічними, тому температура гарячих газів знижується при шар твердого палива. При проходженні вищевказаних реакцій відбувається синтез генераторного (горючого) газу з температурою 250...500°С, а також утворення інших продуктів реакції газифікації твердого палива (залишків деревного вугілля та золи). Далі генераторний газ та продукти газифікації потрапляють скрізь газопроникну перегородку 11 до камери горіння 3. Причому одночасно здійснюють відведення теплової енергії від газопроникної перегородки 11 та її охолодження за рахунок сполучення з за 7 54264 собом подачі теплоносія до зони виділення теплової енергії 15. В камері горіння 3 відбувається процес спалювання генераторного газу при подачі до камери горіння 3 через патрубок 14. Продукти спалювання генераторного газу та інших продуктів газифікації виходять через засіб видалення продуктів згоряння 10 та видаляються, наприклад, у теплообмінник або інший утилізатор теплової енергії. При цьому за рахунок проходження процесу газифікації та процесу спалювання генераторного газу у камері газифікації 2 та у камері горіння 3 створюють зони виділення теплової енергії. За допомогою теплоносія, наприклад, води, яку подають через засіб подачі теплоносія 15 у простір між стінками труб корпуса 1, здійснюють відведення теплової енергії з зон її виділення та перене Комп’ютерна верстка М. Ломалова 8 сення її до засобів споживання, наприклад, у радіатори системи опалення, до системи гарячого водопостачання або до сушарки деревини та таке інше. Застосування запропонованої корисної моделі дозволяє досягти збільшення потужності газогенераторного нагрівального пристрою та забезпечення його функціонування на різних видах твердого вуглевмісного палива при одночасному зменшенні його габаритів, спрощенні конструкції та технології виробництва газогенераторного нагрівального пристрою, забезпечення можливості керування процесом синтезу генераторного газу та його спалювання та підвищення надійності роботи газогенераторних нагрівальних пристроїв в цілому. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Gas-generator heating apparatus

Автори англійською

Valchuk Svitlana Vasylivna, Musienko Eduard Kostiantynovych, Chmut Oleksandr Valentynovych

Назва патенту російською

Газогенераторное нагревательное устройство

Автори російською

Вальчук Светлана Васильевна, Мусиенко Эдуард Константинович, Чмут Александр Валентинович

МПК / Мітки

МПК: F24H 1/24, C10J 3/00, F24H 1/36

Мітки: газогенераторний, пристрій, нагрівальний

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/4-54264-gazogeneratornijj-nagrivalnijj-pristrijj.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Газогенераторний нагрівальний пристрій</a>

Подібні патенти