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 RU2120468

ВСТАНОВЛЕННЯ ДЛЯ ГАЗИФІКАЦІЇ, СПОСІБ ОДЕРЖАННЯ ТВЕРДОГО ПАЛИВА
З ОРГАНІЧНИХ ПРОМИСЛОВИХ ВІДХОДІВ, ЗАСІБ ДЛЯ ПРИСКОРЕННЯ ГОРІННЯ,
ЗАСТОСУВАННЯ ЗАСОБУ ДЛЯ ПРИСКОРЕННЯ ГОРІННЯ, ТВЕРДОЕ ПАЛИВО
З ОРГАНІЧНИХ ПРОМИСЛОВИХ ВІДХОДІВ

Ім'я винахідника: Петер Йеней (CH); Ернст Крістен (CH)
Ім'я патентовласника: Петер Йеней (CH); Ернст Крістен (CH)
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1993.12.23

В установці для газифікації реактор (1) для спалювання або газифікації виконаний з подвійним куполом. Камера спалювання або газифікації реактора утворена зовнішнім куполом (1B) і концентрично йому внутрішнім куполом (1A). Внутрішній купол (1A) встановлено з можливістю повороту. Щонайменше один із зазначених куполів має можливість переміщення у вертикальному напрямку. Реактор забезпечений щонайменше одним підведенням для прямого і / або непрямого підведення газової суміші, що містить водень і кисень. Реактор безпосередньо з'єднаний з позицією (2) каталізації і генератором (3) енергії. Генератор 3 має відведення для повернення відходить з генератора газу в реактор. Купола (1A, 1B) виконані з жароміцної кераміки і / або сплаву. Установка забезпечує більш повне спалювання твердих гарячих речовин при високих температурах з отриманням енергії і з невеликим виходом шкідливих речовин.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до установки для газифікації горючих матеріалів, зокрема, до установки для утилізації горючих промислових відходів з отриманням енергії, а й до способу отримання твердого палива з органічних промислових відходів такої форми, яка підходить для такого способу, зокрема, брикети з певною теплотворної здатністю.

Відомі установки для спалювання сміття з одночасним отриманням енергії. Однак функціонування таких установок із застосуванням промислових відходів, зокрема, таких, які можуть використовуватися для специфічних відходів, часто містять галогени, може привести до пошкодження сміттєспалювальних установок. Крім того, таке спалювання специфічного сміття вимагає сталості температури, при якій відбувається спалювання, яку дуже важко підтримувати, тому що введення різних відходів з різною теплотворною здатністю призводить до небажаної зміни температури спалювання відходів. Ця проблема до сьогоднішнього дня найчастіше вирішувалася за рахунок того, що для спалювання застосовувалося більшу кількість додаткових енергоносіїв. Небезпечні речовини, наприклад, діоксини та дібензофурани, що виходять при спалюванні специфічного сміття, і створюють проблему, яка може бути вирішена тільки за рахунок того, що постійно підтримується температура спалювання вище 1260 ^{o C.}

Крім того, більшість горючих матеріалів схильні до утворення щільного поверхневого шару під час спалювання або газифікації, який перешкоджає або повністю виключає спалювання або газифікацію.

Інша проблема виникає при проміжному або постійному складуванні токсичних, зокрема, рідких, а й твердих відходів, які потребують дорогих запобіжних заходів. Крім того, в даний час стає все важче знайти нові місця як для зберігання специфічного сміття, так і для розміщення установок для спалювання специфічного сміття, або ж переналагодити на це вже наявні установки.

Крім того, значну, широковідомих проблему представляє собою транспортування, особливо рідких токсичних промислових відходів.

Завданням даного винаходу є створення установки, що забезпечує більш повне спалювання твердих горючих речовин або їх газифікацію з невеликим виходом шкідливих речовин або взагалі без їх утворення переважно при високих температурах і з отриманням енергії, а й створення способу отримання твердого палива з певною теплотворною здатністю з рідких і твердих щонайменше частково горючих відходів.

Це завдання вирішується за рахунок створення реактора з подвійним куполом і камерою згоряння між твердим зовнішнім і повертається внутрішнім куполом, зокрема, в комбінації з позицією каталізації для приготування газової суміші, яка бере участь в газифікації.

Суть винаходу пояснюється нижче кресленнями: на фіг. 1 представлена ​​установка для газифікації або спалювання із замкнутою циркуляцією і отриманням енергії; на фіг. 2 - станція 2 каталізації; на фіг. 3 - установка 4 для виготовлення паливних брикетів з певною теплотворною здатністю, зокрема, з горючих промислових відходів або побутового сміття.

	На кресленнях використані наступні позиції: 1 - реактор для газифікації або спалювання; 1A - внутрішній купол; 1B - зовнішній купол; 2 - станція каталізації; 3 - генератор енергії; 4 - установка для брикетування чи сховище, або база для зберігання і вивезення палива; 5 - сепаратор рідини; 6 - ємність для отримання суміші водню з киснем, вибухозахисна; 7 - повторна переробка осаду; 8 - регулювальний клапан-дозатор; 9 - розчинник лантанидов; 10 - осадження; 11 - теплообмінник; 12 - джерело підведення тепла, наприклад, газ з реактора 1; 13 - трубопровід для регенерації; 14 - насос; 15 - підведення газової суміші водню з киснем для сміттєспалювальній установки; 16 - подрібнення твердих відходів з вмістом калорій; 17 - ємність для рідких відходів, що містять калорії; 18 - підведення реакційних засобів (хімічні регулятори); 19 - підведення засобів, що прискорюють спалювання; 20 - змішувальний резервуар; 21 - підведення подрібнених твердих відходів; 22 - підведення металів (Cu, Zn, Mn) або їх солей і / або силікатів; 22A - підведення зміцнюючих засобів; 23 - змішувальна або реакційна ємність;
23A - радіоактивне опромінення; 24 - нагнітає насос або прес; 25 - підведення гомогенного палива безпосередньо в установку для спалювання або; 25A - підведення гомогенного палива на склад.

Камера для газифікації розташована між двома куполами і забезпечена щонайменше одним підведенням палива і щонайменше одним підведенням газу, а й з щонайменше одним відведенням газу.

Куполи 1A, 1B реактора 1 виконані з жаростійкого матеріалу. Вимоги до матеріалу купола визначаються горючою речовиною, тобто температурою, створюваної при його горінні. Для спалювання або газифікації промислових відходів, зокрема, токсичних промислових відходів, що містять невелику кількість шкідливих речовин або не сприймають їх взагалі, потрібні високі температури, зазвичай щонайменше близько 1260 ^{o C,} переважно щонайменше 1500 ^o С і до понад 2000 ^o C. для таких температур особливо підходять реактори з куполами із спеціальної кераміки, що розробляються, наприклад, для космічних польотів, а й купола з відповідних жароміцних металевих сплавів або інших відповідних жароміцних матеріалів.

Куполи, переважно концентричні купола, виконані у вигляді конусоподібної сходяться сферичних сегментів. Внутрішній купол 1A має можливість обертання, що сприяє підвищенню рівномірності процесу спалювання без утворення застійних зон і переважно має і можливість переміщення щодо зовнішнього купола 1B. За рахунок цього переміщення можна регулювати розміри камери газифікації або згоряння між куполами 1A і 1B і тим самим швидкість пропускання матеріалу. Переміщення здійснюється в основному у вертикальному напрямку. Але може бути і передбачено переміщення в інших напрямках для зміни геометрії камери згоряння, яке може бути навіть кращим. Для більшості випадків застосування відповідним виявляється відстань обох куполів приблизно від 5 до 10 см від дна.

Діаметр внутрішнього купола зазвичай становить понад 1 м, частіше близько 1,5 м. За допомогою такого реактора можна газифікувати або спалити близько 1 т пального речовини в 1 ч.

На пластину для горючого матеріалу переважно розташоване на куполі. Далі реактор має щонайменше по одному підводу, а й відведення газу, переважно кілька розташованих по колу в різних площинах зовнішнього купола підведень і відводів, які можуть регулюватися будь-яким чином. Розташування підведень, а й відводів газу обмежується, зокрема, нижніми 2/3 зовнішнього купола від його внутрішньої висоти.

З'ясувалося, що температура газифікації або спалювання може сильно підвищитися, якщо в процесі газифікації вводиться не тільки повітря і / або кисень, а й суміш водню з киснем, і що через це значно підвищується коефіцієнт корисної дії газифікації або спалювання.

Така суміш водню з киснем може готуватися будь-яким способом, наприклад, електрокаталітичні. Це може здійснюватися особливо сприятливо з точки зору зниження витрат і витрат енергії шляхом застосування засобів, що прискорюють процес згоряння на основі лантанидов в кислому розчині.

Отримання газової суміші відбувається на станції каталізації переважно в напірної ємності.

Для отримання водню і кисню засіб, що прискорює горіння, що містить лантаніди (в основному лантан і церій) вводять в кислоту переважно в напірної ємності, в якій з'єднання лантанидов переходять в розчин. Цей розчин каталізує дисоціацію води на водень і кисень. Як тільки підвищиться значення pH, починається випадання лантанидов, після чого реакція припиняється. Осад може подкисляемого або сам по собі в напірної ємності 6, або розчиняється переважно в окремій ємності 7 і знову вводиться в реакцію. Добавка невеликої кількості марганцю та / або цинку, і / або міді, і / або нікелю в основному 1 - 10% від вмісту лантанидов може позначитися позитивно.

З'ясувалося, що при реакції, що проходить при температурах близько 50 - 60 ^{o C,} утворюється суміш з об'ємним співвідношенням водню до кисню приблизно від 1: 2 до 1: 5, переважно 1: 3.

Реакційні гази переважно прямують з печі на станцію каталізації, де вони нагрівають за допомогою теплообмінника водний розчин, що містить каталізатор, що призводить до підвищеної активності каталізатора і тим самим до більш ефективному отриманню водню і кисню.

Реакційні гази піддаються аналізу між станцією каталізації 2 і генератором 3 і в разі необхідності змішуються з H ₂ і O _2, після чого потрібна газова суміш підводиться до генератора 3 енергії, наприклад, до приводного агрегату генератора електричного струму, і там спалюється з отриманням струму. Зазвичай велика частина газів згоряння збагачується переважно воднем H ₂ і киснем O _2, знову підводиться в реактор, незначна частина відводиться у вигляді газів згоряння - якщо потрібно - після обробки каталізатором димового газу - і виводиться через перепускний клапан в навколишній простір.

Крім того, станція каталізації може підключатися до газифікації реактору, завдяки чому шляхом підведення водню і кисню співвідношення температур і газу в реакторі може встановлюватися на оптимально сприятливому для процесу газифікації рівні.

Завдяки в основному замкнутому контуру циркуляції і високим досягається температур і, крім усього іншого, за рахунок проведених адсорбційних процесів виходять надзвичайно "чисті" гази.

Доцільно оснастити установку вимірювальною апаратурою, розміщеної у відповідних місцях для запобігання занадто високих концентрацій водню. З міркувань обережності концентрація водню не повинна перевищувати в трубопроводах 4 об.%.

Само собою зрозуміло, установка для спалювання або газифікації може містити кілька реакторів, що є особливо сприятливим для того, щоб не переривати її роботу в разі необхідності проведення робіт по обслуговуванню.

За допомогою установки відповідно до винаходу можна, наприклад, отримати при температурі реакції, що дорівнює 1500 ^{o C,} відведення 90% відпрацьованих газів і концентрації водню близько 4% з однієї тонни відходів тільки при 2% випадає шлаку і близько 1% золи щонайменше близько 1500 кВт електроенергії.

Для оптимального ведення процесу бажано мати паливо з постійними, тобто зберігаються протягом тривалого часу, точними параметрами горіння. Таке паливо можна отримати за допомогою способу, що є і предметом даного винаходу.

В якості вихідного матеріалу для такого палива може застосовуватися широка палітра промислових відходів і побутового сміття, в тому числі і токсичних відходів. Особливо підходять промислові відходи, наприклад, відходи хімічної та фармацевтичної промисловості та дослідницьких робіт, відходи, одержувані при виробництві мінеральних масел і їх продуктів, органічних розчинників, включаючи фарби, лаки, клеї та смоли, пластмаси і гуму, а й текстиль.

Такі відходи можуть перероблятися за допомогою описаного нижче більш детально способу в відповідне паливо.

Спосіб відповідно до винаходу описується більш детально за допомогою фіг. 3.

Підлягають переробці відходи піддаються аналізу і в разі необхідності піддаються за результатами аналізу проміжного складування. Важливими параметрами аналізу є ступінь галогенізаціі, калорійність, а й значення pH. Тверді і рідкі відходи готуються по-різному.

Тверді органічні відходи 16 подрібнюють. Рідкі органічні відходи 17 змішують з хімікаліями 18. Такими хімікаліями можуть бути кислоти або лугу, необхідні для регулювання значення pH кінцевого продукту, і / або відновники, і / або окислювачі. При додаванні таких регулюючих хімікалій забезпечується проведення екзотермічної реакції. Після інтенсивного перемішування рідин в змішувальної ємності 20 вони подаються разом з подрібненими твердими речовинами в змішувально-реакційну ємність 23. Після цього ще вологий перемішаний продукт підводиться до насоса високого тиску або пресу, де при температурі 20 - 120 ^{o C} і тиску від 2 до 4 , а найчастіше до 400 кг / см ^2, виходить зміцнений продукт. Таким чином, можна в звичайних умовах отримати стабільний продукт, який проходить за всіма тестами як "безпечний" продукт. Одночасно відбувається значне зневоднення. Вода частково випаровується, а що виділяється в рідкій формі залишок може повертатися назад в процес на більш ранню стадію. На закінчення цей продукт може підводитися в будь-якій формі в установку для спалювання або газифікації. Особливо гостро це вдається, якщо до продукту додається зміцнюючі засіб, що додає йому щонайменше частково термопластичні властивості.

Як реакційного кошти 18 підходять будь-які лугу і кислоти, але все ж перевагу надають розчин їдкого натрію і / або хлорид кальцію, і / або сульфат кальцію, а й міцні неорганічні кислоти і / або органічні кислоти з продуктів відходів, а й відновники і / або окислювачі, наприклад, галогени, кисень, озон, а й особливо суміші солі заліза / II / і заліза / III /, переважно, оксиди в кількості від 0,2 до 0,3 об. %.

Як зміцнюючого кошти 22A можуть застосовуватися мономери і в будь-якому випадку олігомери, а й розчинні силікати, наприклад, водне скло, в разі, якщо вони призводять при звичайних умовах проведення реакції, тобто 20 - 120 ^{o C} і тиску 2 - 400 кг / см ² до зміцнення суміші, отриманої з відходів без будь-яких властивостей, що перешкоджають процесу спалювання. З'ясувалося, що за певних умов годяться мономери акрилу, зокрема, складний ефір акрилової кислоти, поліакрилові кислоти і / або її солі (наприклад, акрілон ^Т фірми безфо), а й згадане водне скло.

Іноді може бути бажаним і введення полиола і діісоціанатов особливо для підвищення стабільності при зберіганні (тобто запобігання вилуговування, підвищення температури займання).

З'ясувалося, що спільна переробка твердих і рідких відходів є сприятливою. При співвідношенні 65 - 45% твердих відходів і 35 - 55% рідких відходів і при дуже незначній кількості складного ефіру акрилової кислоти, зазвичай менше 3%, виходить зміцнений продукт. При меншому вмісті твердих відходів, природно, слід вводити більше зміцнюючого засобу.

Крім того, спосіб проводиться таким чином, що в реакційній ємності можна здійснювати дозування реакційного кошти.

Далі способом передбачається можливість додавати до самого реакційного продукту засіб 19, що прискорює згоряння. В основному це можна здійснювати в будь-якому місці перед реакційною ємністю з міркувань гомогенного розподілу, але це найбільш прийнятний вводити його в змішувальну ємність 20. Спеціально підібране засіб, що прискорює горіння, містить солі лантаніди. Наприклад, засіб, що прискорює горіння, може складатися безпосередньо з монацітного піску, монацітного піску з збагаченим лантаніди (приблизно до 3 - 30%) або суміші чистої лантанідних солі, переважно з силікатів як носій, або містити їх. Само собою зрозуміло, можуть застосовуватися інші руди, що містять лантаніди. Засіб, що прискорює горіння, зазвичай застосовується в концентрації до 20%.

Додавання такого прискорює горіння кошти дозволяє при однаковій кількості горючої речовини підвищити контрольовану температуру зазвичай до 100 - 500 ^{o C,} завдяки чому наявність станції каталізації стає не обов'язково необхідним, хоча і бажаним.

Крім того, спосіб згідно винаходу проводиться таким чином, що безпосередньо перед реакційною ємністю 23 може бути підключена ще одна сходинка, на якій відходи, що містять галогени, можуть оброблятися випромінюванням, що отримуються, наприклад, від ⁶⁰ Co. Атоми галогену, що міститься в реакційному засобі, розщеплюються під дією випромінювання і випадають у вигляді галогенідів і гомогенно розподіляються в паливі.

Крім того, спосіб забезпечує можливість вводити безпосередньо в реакційну ємність інші речовини 23, що містять переважно марганець, цинк, нікель, мідь і / або силікати, переважно силікати цих металів. Добавка силікатів, що містять мідь і / або марганець, і / або цинк, і / або нікель, з одного боку, розглядається як засіб для прискорення горіння, а з іншого боку, сприяє утворенню шлаку. Марганець, цинк, нікель і у всякому разі мідь можуть посилити дію лантановую каталізатора і зазвичай застосовуються в кількості близько 10% лантанидов. При цьому з'ясувалося, що такі метали, особливо мідь, сприяють видаленню хлору з хлорованого вуглеводню в щонайменше частково каталітичному процесі.

За допомогою способу відповідно до винаходу можна виготовити паливо підвищеної якості, що містить лантаніди, а й силікати марганцю та / або цинку, і / або міді, і / або нікелю.

Паливо, виготовлене способом відповідно до винаходу, застосовується переважно в установках для спалювання або газифікації, робота яких супроводжується отриманням енергії. При застосуванні препарату, що містить хлор, з екологічних міркувань є доцільним, якщо установка для спалювання або газифікації забезпечена пристроєм для очищення відпрацьованих газів, за допомогою якої з відпрацьованих газів можуть віддалятися соляна кислота або інші легколетучие речовини. У продукті з нейтральним значенням pH з хорошим шлакообразованіе хлориди виявляються в значній мірі в зв'язаному стані в шлаку.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Установка для газифікації, що містить щонайменше один реактор для спалювання або газифікації з камерою спалювання або газифікації, щонайменше один підвід горючої речовини, щонайменше один підвід газу і щонайменше один відведення газу, що відрізняється тим, що реактор для спалювання або газифікації виконаний з подвійним куполом, в якому камера спалювання або газифікації утворена зовнішнім куполом і, переважно, концентрично з ним, мають можливість повороту внутрішнім куполом, причому щонайменше один із зазначених куполів має можливість переміщення у вертикальному напрямку.

2. Встановлення п. 1, яка відрізняється тим, що реактор з подвійним куполом забезпечений щонайменше одним підведенням для прямого і / або непрямого підведення газової суміші, що містить водень і кисень.

3. Установка по п.1 або 2, яка відрізняється тим, що реактор з подвійним куполом з'єднаний безпосередньо або побічно з щонайменше однією позицією каталізації для отримання суміші водню з киснем.

4. Установка по одному з пп. 1 - 3, яка відрізняється тим, що газовідвід реактора з подвійним куполом з'єднаний безпосередньо або побічно з генератором енергії.

5. Установка по одному з пп. 1 - 4, яка відрізняється тим, що генератор енергії має відведення для відпрацьованих газів, що забезпечує щонайменше часткове повернення відходить з генератора газу в реактор.

6. Установка по одному з пп. 1 - 5, що відрізняється тим, що купола реактора з подвійним куполом виконані з жароміцної кераміки і / або сплаву.

Версія для друку
Дата публікації 09.04.2007гг

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