початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2266468

СПОСІБ СПАЛЮВАННЯ ВІДХОДІВ В псевдозріджених ШАРІ
І ПРИСТРІЙ ДЛЯ ЙОГО ЗДІЙСНЕННЯ

Ім'я винахідника: Голубковіч А.В. (RU); Чижиков А.Г. (RU); Курбанов К.К.
Ім'я патентовласника: Державна наукова установа Всеросійський науково-дослідний інститут механізації сільського господарства (ГНУ ВІМ)
Адреса для листування: 109428, Москва, 1-й Університетський пр-д, 5, ДНУ ВІМ, патентний відділ
Дата початку дії патенту: 2004.06.15

Винахід відноситься до спалювання рослинних відходів в псевдозрідженому шарі. Спосіб спалювання відходів в псевдозрідженому шарі полягає в організації рециркуляції твердого теплоносія, змішуванні відходів з рециркулятом, підсушування і спалюванні останніх в псевдозрідженому шарі. Коефіцієнт рециркуляції До визначають з величини необхідної підсушування за формулою , А температуру псевдозрідженим шаром додатково регулюють подачею пари сушки в надшарового порожнину, крім того, підсушування відходів проводять, по крайней мере, до видалення вільної вологи. Пристрій для спалювання відходів в псевдозрідженому шарі містить камеру згоряння з псевдозрідженим шаром, надшарового порожнину, камеру сушіння, конденсатор, паропровід, систему рециркуляції твердого теплоносія, камера сушки підключена паропроводом до надшарового порожнини з можливістю регульованою подачі в неї пари від сушки відходів. Винахід дозволяє підвищити ефективність спалювання вологих відходів.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до спалювання рослинних відходів в псевдозрідженому шарі переважно для отримання газу-теплоносія і може бути використано в сільському господарстві при сушінні зерна, а й в енергетиці.

Відомий спосіб спалювання палива в котлах з охолодженням циркулюючих часток в теплообміннику, встановленому поза топки (схема Лурги). Відповідно до цього способу в пристрої на газорозподільній решітці підтримують стаціонарний псевдозріджений шар палива і інертний з температурою 820 ... 870 ° С, що забезпечує сприятливі умови роботи з точки зору екології (придушення освіти сірчистих і азотистих оксидів) і надійності (відсутність шлакування решітки і теплообмінних поверхонь пристрою) [1].

Однак він ефективний для котлів і малоефективний для топок, які б виробляли газ-теплоносій, оскільки не допускає розміщення в стаціонарному псевдоожиженном шарі теплообмінних поверхонь з газом-теплоносієм, а регулювання температури топкових газів на вході теплообмінника здійснюють вторинним і третинним дутьем, розведенням до прийнятної температури, що знижує ефективність способу.

Відомо і пристрій для здійснення відомого способу [1], що містить топку, циклон, конвективний газохід, пароперегрівачі, воздухоподогреватель і інші робочі органи. Це пристрій може використовуватися для спалювання відходів, але в агрегаті з котлами, крім того, воно малоефективно для оснащення об'єктів сільського господарства, зокрема зерносушарок.

Відомий спосіб спалювання відходів (низькосортних палив) в псевдозрідженому шарі з використанням термоконтактним сушки, що полягає в організації рециркуляції твердого теплоносія, змішуванні відходів з рециркулятом, підсушування і спалюванні останніх в псевдозрідженому шарі. Пари вологи конденсируют з використанням прихованого тепла. Цей спосіб за сукупністю технічних ознак найбільш близький до заявленого і прийнятий за прототип [2].

Однак він не дозволяє регулювати ступінь підсушування відходів і не забезпечує задану температуру топкових газів на вході в підігрівач повітря без зміни в широких межах надлишку повітря для їх розведення, це неекономічно.

Відомо і пристрій для здійснення відомого способу, що містить камеру згоряння з псевдозрідженим шаром, надшарового порожнину, камеру сушіння, конденсатор, паропровід, систему рециркуляції твердого теплоносія. Це пристрій за сукупністю ознак найближче до заявленого і прийнято за прототип [2].

Однак використання теплоти пари вологи в конденсаторі досить складно і не може безпосередньо використовуватися для регулювання температури горіння відходів.

Завданням винаходу є підвищення ефективності способу спалювання вологих відходів.

Поставлена ​​задача досягається тим, що в способі спалювання відходів в псевдозрідженому шарі, що полягає в організації рециркуляционного контуру твердого теплоносія, змішуванні відходів з рециркулятом, підсушування і спалюванні останніх в псевдозрідженому шарі, відповідно до винаходу коефіцієнт рециркуляції До визначають виходячи з величини необхідної підсушування за формулою

де К - коефіцієнт рециркуляції, рівний _G p / G _т;

G _т - подача відходів на спалювання, кг / год;

_G p - подача Рециркулято на змішання з відходами, кг / год;

r - теплота випаровування вологи з вільної поверхні, кДж / кг;

W ₁ і W ₂ - вихідна і кінцева вологість відходів,%;

T ₁ і T ₂ - вихідна температура Рециркулято і кінцева температура суміші Рециркулято і відходів, ° С;

С - теплоємність Рециркулято, кДж / кг ° С,

а температуру псевдозрідженим шаром додатково регулюють подачею пари сушки в надшарового порожнину, крім того, підсушування відходів проводять як мінімум до видалення вільної вологи.

Поставлена ​​задача досягається і тим, що в пристрої для спалювання відходів, що містять камеру згоряння з псевдозрідженим шаром, надшарового порожнину, камеру сушіння, конденсатор, паропровід, систему рециркуляції твердого теплоносія, відповідно до винаходу камера сушки підключена паропроводом до надшарового порожнини з можливістю регульованою подачі в неї парів від сушки відходів.

Порівняння заявленого способу з прототипом показує, що новим в способі є те, що ступінь підсушування визначають величиною подачі Рециркулято виходячи з формули

а температуру псевдозрідженим шаром додатково регулюють подачею пари сушки в надшарового порожнину, крім того, підсушування відходів проводять принаймні до видалення вільної вологи.

Порівняння заявленого пристрою з прототипом показує, що новим в пристрої є те, що камера сушки підключена паропроводом до надшарового порожнини з можливістю регульованою подачі в неї пари від сушки відходів.

Таким чином, винахід відповідає критерію «новизна».

Запропоновані спосіб і пристрій пов'язані єдиним винахідницьким задумом, тому що даний спосіб може бути здійснений даними технічним рішенням.

Винахід відповідає критерію «винахідницький рівень, так як може бути досягнутий результат, що задовольняє істотну потребу, а саме підвищення ефективності зниження відходів.

Винахід є і «промислово застосовуваним», так як може використовуватися в сільському господарстві.

Винахід пояснюється кресленням.

На кресленні представлено пристрій для спалювання відходів в псевдозрідженому шарі. Схема пристрою включає камеру згоряння з псевдозрідженим шаром 1, надшарового порожнину 2, теплообмінник 3, циклон 4, камеру сушіння 5, грати 6, повітряний канал 7, первинне дуття 8, вторинне дуття 9, газ-теплоносій 10, шнек 11, конденсатор 12, клапани 13, термопару 14, паливо 15, слив золи 16, паропровід 17, рециркулят 18, зовнішнє повітря 19, очищені топкові гази 20.

СПОСІБ ЗДІЙСНЮЮТЬ наступним чином

Змішують вихідне вологе паливо з рециркулятом, підсушують, спалюють в псевдозрідженому шарі, причому ступінь підсушування визначають величиною подачі Рециркулято виходячи з формули

температуру шару додатково регулюють подачею пари сушки в надшарового порожнину, крім того, підсушування відходів проводять як мінімум до видалення вільної вологи.

Роботу пристрою здійснюють наступним чином.

Рослинні відходи 15 подають в сушилку 5, і шнеком 11 переміщують їх в камеру згоряння 1. В цю сушилку і подають рециркулят 18 з циклону 4. При контакті з рециркулятом частки палива підігріваються, підсушують, надходять в псевдозріджений шар 1, спалахують, згоряють, продукти згоряння виносяться в надшарового порожнину 2, далі надходять в трубчастий теплообмінник 3, в якому готують газ-теплоносій 10. Тверда фаза сепарується в циклоні 4 і у вигляді Рециркулято 18 надходить в сушарку 5. Насичена пара по паропроводу 17 надходить в надшарового порожнину 2 пристрої або відводиться в конденсатор 12 з виділенням прихованого тепла. При необхідності в порожнину 2 подають вторинне дуття 9, а очищені топкові гази 20 з циклону і викидають в атмосферу або утилізують.

Пристрій для спалювання рослинних відходів по заявленому способу характеризується порівняно невисоким коефіцієнтом рециркуляції (не більше 3-х), підвищеним вмістом горючих в шарі (до 5 ... 7%), малою висотою стаціонарного псевдозрідженим шаром (до 0,6 м), що обумовлює порівняно низькі втрати напору шару (до 2 ... 3 кПа), зниженою теплоаккумулирующей здатністю і гарну маневреність шару. Ці фактори знижують його вартість і підвищують конкурентоспроможність у порівнянні з установками, в яких спалювання здійснюється в факелі або в щільному шарі, з іншого боку - підвищують чутливість до вологості палива (січка соломи, лушпиння соняшнику, рису, льону, круп, стрижні качанів, подрібнені стебла соняшнику, кукурудзи і т.д.).

При надходженні на спалювання рослинних відходів з вологістю більше 22 ... 25% погіршуються умови згоряння, адіабатне температура горіння опускається нижче 700 ° С, а на вході в теплообмінник нижче 600 ° С, зростають зміст горючих в золі, втрати з механічних і хімічних недожогом .

З метою підвищення ефективності роботи організовують підсушування відходів за рахунок тепла Рециркулято, відсепарованої в циклоні. При підготовці газу-теплоносія відводяться з циклону топкові гази і тверда фаза мають підвищену температуру, зокрема до 220 і до 300 ° С відповідно.

Знижувати температуру відхідних топкових газів до температури близько 120 ... 130 ° С і відповідати Рециркулято, як це організовано в котлах з рециркуляційним псевдозрідженим шаром не економічно, так як необхідно суттєво збільшити габарити теплообмінника через низький коефіцієнта теплопередачі, що становить в оптимальному випадку 35 ... 40 Вт / м ² ° С, який на один-два порядки нижче, ніж коефіцієнт теплопередачі в котлах, але доцільно використовувати тепло Рециркулято, зокрема, для підсушування вологих відходів.

Коефіцієнт рециркуляції До підбирають таким чином, щоб залученими теплом забезпечити підсушування відходів до вологості 22 ... 25%, що відповідає видаленню вільної вологи, легко реалізується у разі термоконтактним сушінні. Вільна волога має слабкий зв'язок з речовиною палива і без праці випаровується і видаляється у вигляді пари. Повернення пара в надшарового порожнину псевдоожиженного шару дозволяє додатково регулювати температуру горіння і, в кінцевому рахунку, температуру псевдоожиженного шару в інтервалі 800 ... 850 ° С, яка є оптимальною з точки зору ефективності спалювання і безаварійної роботи теплообмінника.

Дійсно, здійснюючи розподіл кількості пара, що надходить в конденсатор і надшарового порожнину за допомогою термопари, зануреної в псевдозріджений шар, з використанням системи автоматичного регулювання (на кресленні не показана) можна підтримувати заданий температурний інтервал при постійному коефіцієнті рециркуляції К. Подачу палива на горіння можна заміряти і підтримувати дозатором, а Рециркулято в камеру сушки встановити, наприклад, по тарувального графіку в залежності від розходу дуття, побудованого при налагодження пристрою.

Розглянемо теплової і матеріальний баланси підсушування відходів до вологості 22 ... 25%. Кількість испаренной вологи з відходів можна визначити з

де W _1, W ₂ - вихідна і кінцева вологість відходів,%;

G _т - подача відходів, кг / год.

на випаровування кількість вологи необхідно затратити наступні кількість тепла

де r - теплота випаровування вологи з вільної поверхні, r ~ 2625 кДж / кг.

Кількість теплоти, поступаемое з рециркулятом на сушку

де _G P - витрата Рециркулято, кг / год,

T _1, T ₂ - вихідна температура Рециркулято і кінцева температура суміші ° C.

С - теплоємність Рециркулято, кДж / кг ° С.

Прирівнюючи величини Q _т і Q _т^', отримаємо

Звертаючи увагу, що К = _G P / G _т, остаточно отримаємо

Заявлений спосіб передбачається використовувати в першу чергу в пристроях для отримання підігрітого повітря для сушіння зерна в шахтних і інших типах зерносушарок продуктивністю 10 ... 50 т / год, потрібна теплова потужність топкових пристроїв сушарок від 1 до 5 МВт при витраті теплоносія, нагрітого до 130 ° С, від 50 до 250 тис.м ³ / год.

При збиранні та післязбиральної обробки з кожної тонни зерна, що надходить на сушіння, утворюється до 1,2 т соломистого і зернових відходів, які звозять у відвали. Якраз ці відходи в першу чергу можуть служити сировиною для отримання теплоносія.

Приклад 1. У топочном пристрої ТРО-1 потужністю ~ 1,0 МВт в підвішеному шарі спалювали січку соломи вологістю 20 ... 22%, при цьому була досягнута адіабатична температура горіння 870 ... 900 ° С і здійснювався стійкий процес горіння з температурою топкових газів на вході в підігрівач повітря ~ 800 ° С. На виході з воздухоподогревателя температура топкових газів становила 220 ... 240 ° С, а температура виносу в осадової камері ~ 270 ° С. Відходи зерноочистки з вологістю 27% горіли нестійкий, адіабатична температура горіння не перевищувала 600 ° С, необхідні параметри теплоносія для сушіння зерна не досягнуті.

Приклад 2. Визначимо величину К при підсушування по заявленому способу спалювання рослинних відходів з W ₁ = 30% і W ₂ = 22% при T ₁ = 240 ° C і Т ₂ = 100 ° С (температуру суміші приймемо рівної температурі пара при атмосферному тиску ). Теплоємність золи твердого теплоносія дорівнює С = 1,257 кДж / кг. Величина r приведена вище. Підставивши вказані значення параметрів у формулу 5, отримаємо К = 1,52.

Додаткове регулювання адіабатичній температури горіння можна здійснити шляхом подачі пари в надшарового порожнину псевдозрідженим шаром. При подачі більшої кількості пара температура знижується, так як зменшується вміст кисню в газовому середовищі, при зменшенні подачі - збільшується, причому це регулювання може здійснюватися автоматично з використанням термопари, системи управління з приводом на клапан паропроводу (на схемі не вказаний), надлишок пара відводиться в конденсатор.

Використання винаходу дозволить підвищити ефективність роботи топкового пристрою на вологому паливі, а використання тепла топкових газів, що відходять з циклону або осадової камери, наприклад, в барабанній сушарці підвищити ккд топкового пристрою до 80% і більше.

ВИКОРИСТОВУВАНА ЛІТЕРАТУРА

1. Баскаков А.П., Мацков В.В., Распопов І.В. Котли і топки з киплячому шаром. М., Вища школа, 1995, с.224, 225.

2. Пузирев Е.М. Дослідження топкових процесів і розробка котлів для низькотемпературного спалювання горючих відходів та місцевих палив. Автореф. на соіскан. наукового ступеня д.т.н., Барнаул, 2003 с.8, 9 (прототип).

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Спосіб спалювання відходів в псевдозрідженому шарі, що полягає в організації рециркуляції твердого теплоносія, змішуванні відходів з рециркулятом, підсушування і спалюванні останніх в псевдозрідженому шарі, що відрізняється тим, що коефіцієнт рециркуляції До визначають з величини необхідної підсушування за формулою

де К - коефіцієнт рециркуляції, К = _G p / G _т;

G _т - подача відходів на спалювання, кг / год;

_G p - подача Рециркулято на змішання з відходами, кг / год;

r - теплота випаровування вологи з вільної поверхні, кДж / кг;

W ₁ і W ₂ - вихідна і кінцева вологість відходів,%;

T ₁ і Т ₂ - вихідна температура Рециркулято і кінцева температура суміші Рециркулято і відходів, ° С;

С - теплоємність Рециркулято, кДж / (кг ° С),

а температуру псевдозрідженим шаром додатково регулюють подачею пари сушки в надшарового порожнину.

2. Спосіб спалювання відходів згідно п.1, що відрізняється тим, що підсушування відходів проводять, по крайней мере, до видалення вільної вологи.

3. Пристрій для спалювання відходів в псевдозрідженому шарі, що містить камеру згоряння з псевдозрідженим шаром, надшарового порожнину, камеру сушіння, конденсатор, паропровід, систему рециркуляції твердого теплоносія, що відрізняється тим, що камера сушки підключена паропроводом до надшарового порожнини з можливістю регульованою подачі в неї пари від сушки відходів.

Версія для друку
Дата публікації 20.02.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів