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 RU2226649

ВСТАНОВЛЕННЯ для спалювання ТВЕРДИХ ПОБУТОВИХ ТА ІНШИХ ОРГАНІЧНИХ ВІДХОДІВ З ВУГІЛЛЯМ

Ім'я винахідника: Калінін Олександр Валерійович; Калініна Олеся Валеріївна; Тихонов Олександр Володимирович; Тихонова Катерина Володимирівна
Ім'я патентовласника: Калінін Олександр Валерійович; Калініна Олеся Валеріївна; Тихонов Олександр Володимирович; Тихонова Катерина Володимирівна
Адреса для листування: 660079, г.Красноярск, вул. Свердловська, 3, ТОВ "СібстромЕко", В.І. Калініну
Дата початку дії патенту: 2002.06.10

Винахід відноситься до області теплоенергетики з використанням нетрадиційних видів палива - органічних відходів промисловості і життєдіяльності людини, наприклад твердих побутових відходів, відходів деревини, лігніну, пластмас, целюлози, автопокришок та ін. Винахід може бути застосоване в котельнях та комунально-побутових підприємствах поряд з твердим традиційним паливом - вугіллям. Завданням запропонованого технічного рішення є підвищення повноти згоряння твердих побутових та інших органічних відходів з вугіллям, що забезпечує більш високу енергетичну ефективність процесу і його екологічну безпеку. Завдання вирішується тим, що установка для спалювання твердих побутових та інших органічних відходів з вугіллям, що включає систему подачі відходів і вугілля, систему подачі повітря, механізм видалення шлаку, живильник подачі вугілля, додатково включає систему подачі вугілля і повітря, змонтовані до піролізної камері, яка представляє собою горизонтальний канал таким чином, що забезпечують смолоскипна спалювання подрібненого до порошку вугілля, а система подачі відходів змонтована таким чином, що забезпечує вкидання відходів в факел, механізм видалення шлаку розташований в нижній частині вертикальної циклонічної камери окисного дожига піролізного газу - суміші продуктів згоряння вугілля і термічного розпаду відходів, забезпеченою системою подачі вторинного повітря і повідомленої з послідовно розташованої камерою каталітичного допалювання, що працює за принципом безполуменевої пальника, для повного окислення залишкових вуглеців, і камерою осадження золи для відділення тонкодисперсної мінеральної частини продуктів згоряння від газової.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до області теплоенергетики з використанням нетрадиційних видів палива - органічних відходів промисловості і життєдіяльності людини, наприклад твердих побутових відходів, відходів деревини, лігніну, пластмас, целюлози, автопокришок та ін. Винахід може бути застосоване в котельнях та комунально-побутових підприємствах поряд з твердим традиційним паливом - вугіллям.

Проблема утилізації твердих побутових та інших органічних відходів полягає в тому, що досягти автогенного окислення, тобто згоряння за рахунок внутрішньої енергії самих відходів без залучення додаткової енергії досить важко через велику вологість і, як правило, великий вміст в них мінеральних включень.

Тому в більшості відомих технічних рішень тверді побутові та інші органічні відходи спалюють, використовуючи додаткові джерела енергії.

Відомо пристрій в способі термічної переробки побутових відходів (а.с. 1836603, F 23 G 5/00), що включає шахту з завантажувальним пристроєм, плазмові пальники, летку для випуску шлаку, газохід для газів, що відходять, додатково забезпечене ванній для випуску розплаву металу, обладнаної вертикальними перегородками з вікнами, а по периметру шахти над плазмотронами встановлені пальники.

Недоліком відомого пристрою є необхідність використання для отримання плазми чистого водню, а й застосування струмів високої напруги - 1200 В на електророзрядники, що робить пристрій найскладнішим за конструкцією і небезпечним в експлуатації, при цьому очевидно, що техніко-економічні показники відомого пристрою низькі, т. к. вартість використаного для отримання плазми чистого водню незрівнянно вище відпускної вартості товарної теплової енергії як результату функціонування пристрою.

Відома установка в способі термічної переробки органічних відходів (а.с. 2140611, 6 F 23 G 5/08, 5/14, 7/00), виконана у вигляді реактора, в якому здійснюється термічна переробка відходів за рахунок енергії спалювання горючого газу, отриманого впливом електричної дуги на топковий мазут.

Недоліком установки є застосування дефіцитного і досить дорогого топкового мазуту, для використання якого необхідно мати спеціальні сховища з підігрівом, а застосування електричної дуги для газифікації мазуту вимагає організації високонадійній апаратури, перш за все з точки зору техніки безпеки. В реальних умовах сучасних котелень впровадити таке технічне рішення практично неможливо.

Найбільш близьким технічним рішенням, прийнятим за прототип, є "Топка для спалювання твердих побутових відходів з вугіллям" по авт.св. №2125206, 6 F 23 G 5/00, що містить систему подачі відходів і вугілля, колосникові решітки, систему подачі повітря, механізм видалення шлаку, живильник подачі вугілля на шар відходів з течкой і заслінкою, предтопком з подачею вугілля під шар відходів, сполученим з живильником подачі вугілля на шар відходів з можливістю їх роботи і (або) послідовно за допомогою встановлених у відповідних точках заслінок, керованих датчиком температури, розміщеним на виході топки, і механізм видалення золи.

Недоліком прототипу є неповнота згоряння вугілля і відходів, характерна для будь-яких теплових пристроїв з шаровим спалюванням палива, в результаті якого, як показує практика, з шлаком відходять від 15 до 30% несгоревшей органічної субстанції палива, в даному випадку відходів і вугілля. В результаті знижується енергетична ефективність топки і збільшується викид шкідливих речовин.

Завданням запропонованого технічного рішення є підвищення повноти згоряння твердих побутових та інших органічних відходів з вугіллям, що забезпечує більш високу енергетичну ефективність процесу і його екологічну безпеку.

Завдання вирішується тим, що установка для спалювання твердих побутових та інших органічних відходів з вугіллям, що включає систему подачі відходів і вугілля, систему подачі повітря, механізм видалення шлаку, живильник подачі вугілля, додатково включає систему подачі вугілля і повітря, змонтовані до піролізної камері, яка представляє собою горизонтальний канал таким чином, що забезпечують смолоскипна спалювання подрібненого до порошку вугілля, а система подачі відходів змонтована таким чином, що забезпечує вкидання відходів в факел, механізм видалення шлаку розташований в нижній частині вертикальної циклонічної камери окисного дожига піролізного газу - суміші продуктів згоряння вугілля і термічного розпаду відходів, забезпеченою системою подачі вторинного повітря і повідомленої з послідовно розташованої камерою каталітичного допалювання, що працює за принципом безполуменевої пальника, для повного окислення залишкових вуглеців, і камерою осадження золи для відділення тонкодисперсної мінеральної частини продуктів згоряння від газової.

На фіг.1 зображено поздовжній розріз А-А установки.

На фіг.2 зображено розріз Б-Б в плані.

Установка для спалювання твердих побутових та інших органічних відходів з вугіллям складається з піролізної камери 1, циклонічної камери окисного дожига 2, камери каталітичного допалювання 3, камери осадження золи 4.

До піролізної камері 1, що представляє горизонтальний канал, змонтований повітропровід дутьевой машини 6 з бункером подрібненого вугілля 7 і живильником вугілля 8. На піролізної камері 1 змонтований бункер відходів 9 і живильник відходів 10.

У циклонічної камері окисного дожига і представляє вертикальний циліндр виконані фурма піролізного газу 11 і фурма вторинного повітря 12, через яку повітря подається дутьевой машиною 13. У нижній частині циклонічної камери окисного дожига 2 розташовується гідравлічний шлакосборнік 14. Камера каталітичного допалювання 3 виконана у вигляді вертикальних щілинних газоходів, стінки яких викладені з алюмосилікатних вогнетривів. Камера осадження золи 4 має в нижній частині збірник твердих дисперсних частинок і механізм видалення золи 5.

РОБОТА УСТАНОВКИ ЗДІЙСНЮЄТЬСЯ наступним чином

Попередньо подрібнені відходи подають в бункер 9. Подрібнений вугілля подають в бункер 7. Дуттьовий машина 6 нагнітає повітря в піролізні камеру 1. З бункера 7, живильником 8 вугілля потрапляє в повітряний струмінь, змішується з повітрям і паливна суміш згорає факелом 15 в піролізної камері 1 . З бункера 9 живильником 10 відходи 16 вкидаються в факел 15 і при русі газового потоку через піролізні камеру 1 піддаються інтенсивному термічному впливу, в результаті якого відбувається піроліз, тобто розпад органічної субстанції на летючі продукти (включаючи випаровування воду відходів) і твердий залишок - суміш вуглецю і мінерального шлаку. Суміш продуктів згоряння вугілля і продуктів термічного розпаду відходів - умовно піролізний газ - 17 тангенциально через фурму 11 вводиться в циклон камеру окисного дожига 2, де змішується з вторинним повітрям, що надходять від дутьевой машини 13 через фурму 12. В результаті окисного дожига утворюються продукти згоряння 18 , що складаються з азоту, СО _2, Н ₂ О, SО _2, з незначною домішкою неокислених вуглеводнів. Великий шлак збирається в нижній частині циклонічної камери окисного дожига 2 і видаляється через гідравлічний шлакосборнік 14. Відпрацьовані гази 18 проходять камеру каталітичного допалювання 3, в якій відбувається необоротне окислення залишкових вуглеводнів, включаючи поліхлордібензодіоксіни. Далі, проходячи через камеру осадження золи 4, в результаті різкого падіння швидкості потоку з продуктів згоряння випадає зола 19, яка періодично виводиться механізмом видалення золи 5. З камери осадження золи 4 продукти згоряння спрямовуються в теплообмінний апарат, наприклад котел-утилізатор.

Приклади практичного використання запропонованого технічного рішення, побудовані на основі експериментальних робіт

приклад 1

Є діюча котельня потужністю 50 Гкал теплової енергії в годину. Котельня працює на бурому вугіллі з теплотворною здатністю 3740 ккал / кг і витрачає на годину 16 т вугілля.

Передбачається замінити 50% вугілля на тверді побутові відходи з середньою вологістю 40% і середньої розрахункової теплотворною здатністю 2500 ккал / кг.

За умовами прикладу вихідна потужність котельні 50 Гкал / год повинна зберегтися. Ця умова виконується при співвідношенні компонентів: відходи - 12 т / год, вугілля - 8 т / год.

При піролізі відходи розпадаються: на летючі - 80,9%; вуглець -15%; мінеральний залишок - 4,1%.

Летючі складаються: смоли - 8,4%; вода - 64,3%; СО ₂ - 7,5%;

СО - 5,9%; легкі вуглеводні - 9%; інші - 4,9%.

Для спалювання 1 кг бурого вугілля потрібно 6,28 кг (5,2 м ³⁾ повітря, при цьому склад продуктів згоряння наступний: СО ₂ - 20,5%; H ₂ O - 8,1%; SO ₂ - 0,04%; О ₂ - 4,1%; N ₂ - 67,26%; зола - 0,1 кг.

Таким чином за 1 год роботи котельні повинно бути подано в піролізні камеру 1: повітря 8000 кг · 6,28 кг = 50240 кг (42000 м ³⁾ від дутьевой машини 6, подрібнене вугілля 8 т з бункера 7 через живильник 8. У результаті згоряння утворюється факел 15 і 57440 кг газоподібних і 800 кг зольних продуктів з температурою близько 1100 С. За цей же час в піролізні камеру 1 безпосередньо в факел 15 подають з бункера 9, живильником 10 відходи 12 т, які в результаті піролізу розпадуться на компоненти, зазначені вище. Суміш продуктів згоряння вугілля і продуктів розпаду відходів загальною масою 70240 кг складається з умовно-піролізного газу 67148 кг і вугільно-мінерального залишку 3092 кг, в якому вміст чистого вуглецю 58,2%.

У складі умовно-піролізного газу горючими речовинами є: смоли, оксид вуглецю і легкі вуглеводні, сумарно 3,35% від маси газу. У складі вугільно-мінерального залишку пальним є вуглець.

З піролізної камери 1 суміш газів і твердого залишку потрапляє через фурму 11 в циклон камеру окисного дожига 2, де змішується з 43000 кг (35800 м ³⁾ повітря, необхідного для вигоряння компонентів піролізного газу і вуглецю, що подається дутьевой машиною 13 через фурму 12.

В результаті окисного дожига утворюється 111948 кг газоподібних продуктів згоряння з температурою приблизно 1050ºС і 1292 кг золошлаки.

Приблизно половина маси золошлаки (найбільш великі частки) осідає в циклонічної камері окисного дожига 2 і буде виведена гідравлічним шлакосборніком 14. Інша половина тонкодисперсного шлаку піде разом з газовим потоком через камеру каталітичного допалювання 3 і випаде в камері осадження золи 4, звідки буде відібрана механізмом видалення золи 5.

У газоподібному субстанції продуктів згоряння після окислювального дожига залишаються незгорілі до 5% легких вуглеводнів і до 10% вуглецю (сажі). Проходячи через камеру каталітичного допалювання, продукти згоряння повністю звільняються від незгорілих продуктів і, минаючи камеру осадження золи 4, потрапляють в теплообмінний апарат, де виробляють товарну теплову енергію 50 Гкал / год.

Техніко-економічні переваги запропонованого технічного рішення очевидні з простого розрахунку. Котельня з годинною витратою вугілля 16 т за рік споживає не менше 140000 т. При середній ціні на вугілля 200 руб / т вартість придбаного вугілля - 28 млн. Руб. на рік. Якщо половину вугілля замінити на відходи, то витрати на придбання вугілля скоротяться на половину, тобто складуть 14 млн. руб. на рік. Однак, приймаючи на переробку відходи, підприємство отримує з виробників відходів приблизно 100 руб. за 1 т (в різних регіонах РФ вартість різна), тому, прийнявши на переробку 105000 т відходів, котельня отримає 10,5 млн.руб. Якщо ці гроші витратити на придбання вугілля, то фактичні витрати котельні на придбання 70000 т вугілля складуть не 14 млн.руб., А 14-10,5 = 3,5 млн.руб. на рік.

Таким чином, котельня потужністю 50 Гкал / год, яка впровадила пропоноване технічне рішення, буде економити:

28 млн.руб. - 3,5 млн.руб. = 24,5 млн.руб. щорічно.

приклад 2

Є діюча котельня потужністю 50 Гкал теплової енергії в годину. Котельня працює на бурому вугіллі (Q = 3740 ккал / кг) і витрачає на годину 16 т вугілля.

Передбачається замінити 50% вугілля на гідролізний лігнін - відхід підприємств біохімічної переробки деревини - з вологістю 65% і середньої розрахункової теплотворною здатністю 1650 ккал / кг.

За умовами прикладу вихідна потужність котельні 50 Гкал / год повинна зберігатися. Ця умова виконується при співвідношенні компонентів: лігнін - 19 т / год, вугілля - 8 т / год.

При піролізі лігнін розпадається: на летючі - 80%; вуглець - 20%; мінеральний залишок практично близький до нуля. Летючі складаються: смоли - 3,1%; води - 68,5%; СО ₂ - 5,5%; СО - 2.8%; легкі вуглеводні - 7,7%; інші - 12,4%.

Витрата повітря для спалювання вугілля аналогічний прикладу 1.

Таким чином, за 1 год роботи котельні в піролізні камеру 1 подається 50240 кг (42000 м ³⁾ повітря, 8 т вугілля і 19 т лігніну. З піролізної камери 1 через фурму 11 в циклон камеру окисного дожига 2 надходить 72640 кг умовно піролізного газу і 4600 кг вугільно-шлакового залишку.

Для дожига горючих летких і вуглецю в камеру окисного дожига 2 подається 62000 кг (51700 м ³⁾ повітря. В результаті окисного дожига утворюється 138440 кг газоподібних продуктів згоряння з температурою приблизно 950ºС і 800 кг золошлаки.

Далі продукти згоряння проходять аналогічно прикладу 1 камеру каталітичного допалювання 3, камеру осадження золи 4 і потрапляють в теплообмінник для виробництва товарної теплової енергії -50 Гкал / год.

Техніко-економічні переваги запропонованого технічного рішення, розраховані аналогічно прикладу 1, складуть економію коштів за статтею "придбання палива" - 30,6 млн.грн., Тобто на 2,6 млн.руб. більше, ніж первісна вартість вугілля. Ця обставина пов'язана з тим, що кількість лігніну і плата за його переробку в рік становить 16,6 млн.руб.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Установка для спалювання твердих побутових та інших органічних відходів з вугіллям, що включає систему подачі відходів і вугілля, систему подачі повітря, механізм видалення шлаку, живильник подачі вугілля, яка відрізняється тим, що системи подачі вугілля і повітря змонтовані до піролізної камері, що представляє собою горизонтальний канал, таким чином, що забезпечують смолоскипна спалювання подрібненого до порошку вугілля, а система подачі відходів змонтована таким чином, що забезпечує вкидання відходів в факел, механізм видалення шлаку розташований в нижній частині вертикальної циклонічної камери окисного дожига піролізного газу - суміші продуктів згоряння вугілля і термічного розпаду відходів , забезпеченою системою подачі вторинного повітря і повідомленої з послідовно розташованими камерою каталітичного допалювання, що працює за принципом безполуменевої пальника, для повного окислення залишкових вуглеводнів, і камерою осадження золи для відділення тонкодисперсної мінеральної частини продуктів згоряння від газової.

Версія для друку
Дата публікації 21.02.2007гг

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